CC BY
144УДК 614.841.44:699.812
DOI 10.25257/FE.2020.3.11-19
ШВЫРКОВ Сергей Александрович Доктор технических наук, профессор Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail: pbtp@mail.ru
БУЙ Куанг Тиен
Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail: quangtien12a6@gmail.com
ВОРОБЬЁВ Владимир Викторович Кандидат технических наук, доцент Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail: pbtpagps@yandex.ru
АФАНАСЬЕВ Евгений Александрович Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail: salva47@mail.ru
ТЕХНОЛОГИИ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ ПРИ АВАРИЯХ РЕЗЕРВУАРОВ С НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ
На примере аварий резервуаров вертикальных стальных цилиндрических, произошедших за последние 10 лет на российских производственных объектах хранения нефти и нефтепродуктов, показана опасность их разрушений. Рассмотрены технологии предотвращения таких чрезвычайных ситуаций, а также обозначены перспективные направления научных исследований в области предупреждения возникновения чрезвычайных ситуаций в резервуарных парках.
Ключевые слова: нефть, резервуар, авария, волна прорыва, чрезвычайная ситуация, земляное обвалование, ограждающая стена.
Наиболее широкое распространение для хранения нефти и нефтепродуктов на производственных объектах как в России, так и за рубежом, получили резервуары вертикальные стальные цилиндрические (РВС). Однако несмотря на более чем столетний опыт проектирования, строительства и эксплуатации РВС, включая разработку и внедрение различных систем противопожарной защиты, периодически на них происходят деструктивные события, связанные с авариями, взрывами и пожарами. При этом статистика отмечает, что особенно опасная обстановка возникала при полных разрушениях РВС [1]-[5]. Образующаяся в этом случае горящая волна нефти или нефтепродукта, так называемая волна прорыва, разрушает нормативные ограждения в виде земляных обвалований или ограждающих стен и, разливаясь на значительной площади, приводит к каскадному развитию аварии, а иногда и к возникновению чрезвычайной ситуации (ЧС).
Так, из зафиксированных за период с 1951 по 2010 гг. 150 случаев разрушений РВС на российских производственных объектах более 50 % характеризовались как крупномасштабные аварии, 32 из которых привели к гибели 126 человек, а 40 % аварий сопровождались каскадным развитием и травмами людей [5]. Важно отметить, что аналогичные аварии резервуаров неоднократно происходили и за рубежом [5-13], при этом общая тенденция аварий РВС сохраняется и в настоящее время. Ниже представлены краткие описания аварий РВС, произошедших за последние 10 лет на российских производственных объектах хранения нефти и нефтепродуктов.
20 августа 2013 г. в 07 ч. 08 мин. на ЗАО ПК «Дитэко» в Иркутской области под Ангарском произошёл пожар в РВС-5000 м3, в котором находилось 3 000 м3 сырой нефти (рис. 1) [14, 15].
Для тушения пожара были направлены 35 боевых расчётов пожарной охраны, в том числе из г. Иркутска, а также пожарный поезд РЖД и сотрудники «Иркутскэнерго». С места инцидента были эвакуированы около 300 человек из ЗАО ПК «Дитэко» и близлежащих предприятий.
К вечеру этого же дня под действием высокой температуры РВС разрушился, при этом семеро участников тушения пожара получили ожоги различной степени тяжести. Общая площадь пожара разлива нефти превышала 2 000 м2. В общей сложности для тушения пожара были привлечены более 150 человек и свыше 50 единиц техники. Тушение осложнялось нехваткой источников противопожарного водоснабжения и запасов пенообразователя на объекте, а также отсутствием подъездных путей для спецтехники к месту пожара. По договорённости с собственниками
Рисунок 1. Фрагмент развития пожара в РВС-5000 м3
© Швырков С. А., Буй Куанг Тиен, Воробьёв В. В., Афанасьев Е. А., 2020
11
и руководителями соседних промышленных объектов к работам привлекались силы крупных региональных предприятий. Следует отметить, что с целью предотвращения распространения пожара в резервуарном парке во время тушения пожара в РВС-5000 м3 также производилась откачка нефти из соседних РВС в железнодорожные ёмкости. Ликвидировать пожар оказалось возможным только к полудню 21 августа (рис.2).
27 ноября 2014 г. на нефтебазе «Газпромнефть» в г. Нижний Тагил при сливе остатков бензина из РВС-2000 м3 в нём произошёл взрыв, в результате которого резервуар частично разрушился, а вышедший в обвалование бензин воспламенился. При этом термические ожоги получил один из сотрудников нефтебазы, а от воздействия взрывной волны в близлежащих к нефтебазе домах были повреждены окна [16].
27 июля 2015 г. на этой же нефтебазе при перекачке бензина из железнодорожных цистерн в резервуары произошёл взрыв паров в РВС-2000 м3, в результате которого резервуар был частично разрушен и более 70 т горящего бензина разлилось в пределах обвалования на площади 400 м2 (рис. 3) [17].
Причиной аварии явилось образование электростатических зарядов при наливе нефтепродукта из-за отсутствия заземления смонтированного уровнемера на корпусе РВС, а также
Рисунок 2. Последствия пожара и разрушения РВС-5000 м3
Рисунок 4. Общий вид разрушенного РВС-5000 м3
наличие блуждающих токов выше допустимой нормы, приведшее к накоплению зарядов статического электричества и искрообразованию. Всего в ликвидации пожара были задействованы более 80 человек, 25 единиц техники, в том числе пожарный поезд. В результате аварии разрушены РВС, приёмный и выпускной трубопроводы, ограждения кровли рядом стоящего РВС, деформированы участки трубопроводов, при этом экономический ущерб превысил 7,8 млн руб.
21 мая 2014 г. в резервуарном парке УПН «Уса» ООО «ЛУКОЙЛ-Коми» ТПП «ЛУКОЙЛ-Усинскнефте-газ» произошёл взрыв в резервуаре РВС-5000 м3, повлекший его разрушение и возгорание нефти. Пожар распространился ещё на два рядом стоящих резервуара (рис. 4,5) [18].
Причиной взрыва паров нефти явилось интенсивное термическое воздействие, вызванное самовоспламенением пирофорных отложений в РВС. При ликвидации пожара один человек получил травмы. Общий ущерб - 53,9 млн руб.
И наконец, авария резервуара, произошедшая 29 мая 2020 г. на территории ТЭЦ-3 в г. Норильске, последствия которой привели к ЧС федерального уровня и вызвали широкий общественный резонанс [19, 20].
В результате аномально тёплой погоды произошло таяние мёрзлого грунта, что привело к частичному проседанию свай и фундамента, на которых был
Рисунок 3. Фрагмент тушения пожара разлива бензина в обваловании и охлаждения соседних резервуаров нефтебазы
Рисунок 5. Фрагмент развития пожара в резервуарном парке
установлен резервуар, и отрыву стенки резервуара от днища по образующей (рис. 6).
В результате частичного разрушения РВС всё хранившееся в нём дизельное топливо (до 21000 т) потоком перелилось через земляное обвалование, при этом до 6 000 т разлилось по твёрдой грунтовой поверхности, а до 15 000 т попало в реки Амбарная и Далдыкан, а также в их притоки.
Кроме этого, разлившееся топливо попало на автомобильную дорогу, расположенную вблизи ТЭЦ-3, что привело к воспламенению его паров от нагретых частей проезжающего легкового автомобиля, при этом водитель успел эвакуироваться, а пожар был оперативно потушен подразделениями пожарной охраны.
Общая площадь загрязнения топливом территории, включая водные объекты, составила 180 000 м2, при этом предельно допустимые концентрации загрязнителей в реках превышены в десятки тысяч раз. С целью предупреждения дальнейшего развития экологической катастрофы, связанной с возможностью попадания топлива в озеро Пясино, откуда вытекает река Пясина, впадающая в Карское море, спасателями были установлены боновые заграждения на реке Амбарная (рис. 7).
В ликвидации аварии использовалась специализированная техника, в том числе нефтесборочное и насосное оборудование, экскаваторы, были обустроены палаточные городки и автономные системы обеспечения. На очистке территории и водных объектов работали более 1000 специалистов.
В ряде случаев при разрушении РВС наблюдается проявление совокупности некоторых характерных причин, к которым относятся следующие [1-20]:
- хрупкое разрушение металла при низких температурах;
- дефекты сварочно-монтажных работ;
- неравномерная осадка основания РВС;
- воздействие высоких температур на пожаре;
- взрыв внутри РВС от самовозгорания пирофорных отложений, от статического электричества при замере уровня жидкости, при производстве сварочных работ, от удара молнии, при распространении огня по газоуравнительной системе;
- внешнее воздействие взрывной волны, механическое воздействие;
- коррозионный износ;
- землетрясение;
- диверсионный акт;
- упущения и просчёты при проектировании, строительстве, монтаже и др.
Относительно механизма разрушения РВС следует отметить, что раскрытие его стенок происходит преимущественно вследствие разрушения наиболее нагруженного элемента - узла сопряжения стенки с днищем резервуара. При этом стенка РВС разрушается на всю высоту и за счёт больших радиальных усилий, связанных с давлением жидкости при её истечении из РВС, отрывается от днища, а её края разворачиваются на 120-180 градусов. Обечайка РВС с силой отбрасывается с основания в сторону, противоположную направлению истечения потока, а крыша обрушивается на днище.
Указанные обстоятельства являются крайне важными и их необходимо учитывать при совершенствовании и разработке технологий, направленных на предотвращение возникновения ЧС в резервуарных парках объектов хранения нефти и нефтепродуктов. К одной из основных причин каскадного развития аварий в резервуарных парках и возникновения ЧС следует отнести невозможность удержания потока жидкости, образующегося при разрушении РВС, нормативными ограждениями, которые рассчитываются на гидростатическое давление разлившейся жидкости в соответствии с СП 155.13130.2014 «Склады нефти и нефтепродуктов. Требования пожарной безопасности». Поэтому наряду с актуальными вопросами обеспечения надёжности РВС, не менее актуальны и разработки методик по прогнозированию ЧС, а также технологий, обеспечивающих гарантированное ограничение возможного разлива жидкости при аварии РВС. Собственно, этим приоритетным направлениям и посвящены научные исследования, проводимые на кафедре пожарной безопасности технологических процессов Академии ГПС МЧС России, основные результаты которых представлены ниже.
В таблице 1 приведены параметры, характеризующие форму площади разлива жидкости и зоны возможного затопления территории при разрушении РВС в зависимости от уклона рельефа местности.
По результатам расчётного определения параметров аварийного разлива нефти или нефтепродукта при разрушении РВС на схему ситуационного (генерального) плана объекта защиты наносятся прогнозируемые площадь пролива и зона возможного затопления территории.
Полученные результаты могут использоваться при оценке пожарных и промышленных рисков, а также являться обоснованием необходимости применения в резервуарных парках специальных ограждающих стен, рассчитанных на гидродинамические нагрузки от волны прорыва, или дополнительных ограждений по ограничению аварийного пролива жидкости.
В частности, по результатам выполненных исследований [5], для полного удержания волны прорыва разработаны конструкция ограждающей стены с волноотражающим козырьком (рис. 9) и метод определения её геометрических параметров в следующем диапазоне изменения исходных данных:
100 < V < 30 000; 3 < I < 30,
н 1 1
где Vн - номинальный объем РВС, м3; L - расстояние от ограждающей стены до стенки РВС, м.
Таблица 1
Параметры формы и площади пролива жидкости при разрушении РВС
Уклон, % Значения параметров
1 < 1,5 F = 5,5 V пр ' ж ¡-см = 3,9К„ ^== ^р + ¡м П=чЧ
1,5 < 1 < 3 F = Fпк + F = 7,5^ R = L = пр тр р Fпк = «Ф2! Fтр = ^ - Fпк 2 ^
3 < 1 < 7 F = F + F = 12^ пр R = L = Ж пр тр р
Рисунок 8. Расчётная схема к определению параметров площадей проливов жидкостей (основная линия) и зон возможного затопления (пунктирная линия) территории с уклоном местности:
а) I < 1,5; б) 1,5 < I < 7
Так, на основе сбора и обработки статистических данных о разрушениях РВС был разработан метод оценки параметров площади пролива жидкости при разрушении РВС в зависимости от её формы и уклона местности (рис. 8) [5].
При этом под зоной возможного (ожидаемого) затопления понимается участок территории объекта или прилегающей к нему местности, в пределах которой может разлиться жидкость из полностью заполненного РВС. Границей зоны возможного затопления является условная линия, ограничивающая зону затопления, за пределы которой не выйдет разлив жидкости из разрушившегося РВС.
Форма площади пролива жидкости зависит от уклона производственной площадки (у, %):
- первая группа (/ < 1,5) - площадь пролива жидкости близка к форме круга, центр которого смещён на расстояние ¡см относительно центра аварийного резервуара в сторону направления потока жидкости (рис. 8, а);
- вторая группа (1,5 < i < 3) - площадь пролива жидкости в направлении максимального уклона местности напоминает форму полукруга с примыкающей к нему трапецией (рис. 8, б);
- третья группа (3 < i < 7) - форма пролива аналогична форме во второй группе, однако трапеция имеет более вытянутую форму (рис. 8, б).
Рисунок 9. Принципиальная схема ограждающей стены с волноотражающим козырьком: 1 - защитная стена; 2 - волноотражающий козырёк; 3 - площадка отражения потока; 4 - основание стены
параметров дополнительной защитной стены, предназначенной для полного удержания волны прорыва, переливающейся через нормативное ограждение отдельно стоящего РВС или группы таких резервуаров, в следующем диапазоне изменения исходных данных:
400 < Ун < 5 ООО; 0,1 < а/Нж < 0,25;
0,4"< 1Д)р < 1; 0,5 < V < 5,
где а - высота ограждения, м; I - расстояние от стенки РВС до ограждения, м; Dp - диаметр аварийного резервуара, м; V - коэффициент кинематической вязкости жидкости, сСт.
Дополнительная стена представляет собой вертикальную преграду высотой Ист, расположенную за нормативным ограждением с одной, двух, трёх сторон или по всему периметру ограждения РВС или группы резервуаров (рис. 10).
В зависимости от конструктивного исполнения нормативного ограждения расстояние до дополнительной стены м) определяется по формулам: при земляном обваловании
Высоту ограждающей стены Я, м, рассчитывают по формуле:
-^— = -0,0664-^^ + 0,0871 /— + 0,0639—, (1) J а, \1 а, а,
где Кз - коэффициент запаса, принимаемый равным 1,1 для резервуаров вместимостью не более 5000 м3 и равным 1,2 для резервуаров большей вместимости; Нж - максимальный уровень жидкости в резервуаре, м; а] = f^b/HJ, а2 = f^LJR ) - переменные, зависящие от длины вылета волноотражающего козырька (Ь, м) и расстояния от центра резервуара до ограждающей стены (Lv м), соответственно равные ах = 15,2Ь/Яж + 0,485; а2 = \g(L^/Rp); Rp - радиус аварийного резервуара, м.
Длину вылета волноотражающего козырька рекомендуется принимать: для РВС вместимостью до 700 м3 - не менее 0,5 м; от 700 до 5 000 м3 - не менее 1 м; от 5 000 до 30 000 м3 - не менее 1,5 м.
Таким образом, зависимость (1) позволяет на основании эксплуатационных характеристик РВС номинальным объёмом от 700 до 30000 м3 найти оптимальную высоту ограждающей стены при соответствующей длине волноотражающего козырька (при а = 45°) в зависимости от расстояния до стенки резервуара в диапазоне от 3 до 30 м, то есть получить исходные данные для проектирования противопожарной преграды. Ограждающая стена должна быть сплошной по периметру резервуара или группы резервуаров, выполняться из негорючих материалов и иметь предел огнестойкости не менее Е150.
По результатам других исследований [21] разработан метод определения геометрических
1Х = ^р[1,516 - 572,34(а///ж)6 - 0,17(А/^Р)3]; (2)
при вертикальной стене
11 = £[-0,259 - 0,5621ф/Яж) - 0,5431п(1/Яр)]. (3)
Высоту вертикальной стены (/?ст, м) вычисляют по формуле:
И = 0,272Я . (4)
ст ' ж ^ >
Таким образом, используя зависимости (2)-(4), для резервуаров номинальным объёмом от 400 до 5 000 м3 можно найти оптимальную высоту дополнительной защитной вертикальной стены для полного удержания волны прорыва в целях предотвращения возникновения ЧС.
В последнее время на объектах хранения нефти и нефтепродуктов стали активно применяться РВС с защитной стенкой типа «стакан в стакане» (РВСЗС). Требования пожарной безопасности для таких типов резервуаров устанавливаются при разработке специальных технических условий, поскольку положения действующего свода правил СП 155.13130. 2014 «Склады нефти и нефтепродуктов. Требования
Рисунок 10. Расчётная схема для определения геометрических параметров дополнительной защитной стены
пожарной безопасности» на РВСЗС не распространяются, а иные документы в области обеспечения пожарной безопасности РВСЗС отсутствуют.
В связи с вышеуказанным и в целях разработки соответствующего нормативного документа были выполнены исследования [22, 23], в результате которых разработан метод определения геометрических параметров защитной стенки и дополнительного ограждения РВСЗС, предназначенных для полного или частичного удержания волны прорыва при разрушении внутреннего наземного резервуара, в следующем диапазоне изменения исходных данных:
700< V <30000; 1,5</<3, — н — > > — — >
Таблица 2
Геометрические параметры дополнительной вертикальной стены для полной локализации пролива жидкости при разрушении внутреннего резервуара РВСЗС номинальным объёмом от 700 до 30 ООО м3
Высота защитной стенки РВСЗС/г ,м ст> Минимальное допустимое расстояние от дополнительного ограждения до защитной стенки РВСЗС/ ,м доп' Минимальная допустимая высота дополнительного о граждения /?доп, м
0,8Л0 7 2
0,9й0 5 2
К 5 1,5
где / - расстояние от защитной стенки до стенки резервуара, м.
Установлено, что для полного удержания волны прорыва в границах защитной стенки её высота Лст, м, должна быть выше максимального уровня жидкости в резервуаре Л0, м, не менее чем на 10 %. При Лст < 1,1Л0 возможен перелив доли жидкости 0, %, через защитную стенку, рассчитываемой по формуле:
б = 89,8017-17,1986—-68,899 I—' (5) Я \ й0
где I = / + - характерное расстояние от центра внутреннего резервуара, м; - радиус внутреннего резервуара, м.
При расчёте по формуле (5) возможно получение отрицательных значений, при этом С? принимается равным нулю.
Для полного удержания волны прорыва в границах единичного РВСЗС, группы РВСЗС или резервуарного парка следует дополнительно обустраивать ограждение, высоту которого рекомендуется определять по таблице 2, используя схему на рисунке 11.
Рисунок 11. Расчетная схема определения минимальной высоты дополнительного ограждения для РВСЗС:
1 - основной (внутренний) резервуар с максимальным уровнем жидкости 2 - защитная стенка РВСЗС;
3 - дополнительное ограждение (вертикальная стена)
Таким образом, используя зависимость (5) и данные таблицы 2, для РВСЗС номинальным объёмом от 700 до 30000 м3 можно найти оптимальную высоту защитной стенки, а также дополнительной защитной вертикальной стены, необходимых для полного удержания волны прорыва в случае разрушения внутреннего резервуара.
а б
Рисунок 12. Общий вид ограждающих стен с волноотражающим козырьком в резервуарных парках площадок: а) «Шесхарис» АО «Черномортранснефть» (г. Новороссийск); б) мазутного хозяйства ТЭЦ-11 (г. Москва)
В заключение отметим, что рассмотренные выше технологии внедрены в ряд нормативных документов, в частности, в «Методические указания. Расчётное определение параметров аварийного разлива нефти и нефтепродуктов при квазимгновенном разрушении РВС»; ГОСТ Р 53324-2009 «Ограждения резервуаров. Требования пожарной безопасности», а также широко используются на практике для снижения пожарного риска и предотвращения возникновения ЧС при вынужденном расположении резервуаров вблизи населённых пунктов и (или) водных объектов (рис. 12).
В то же время, к перспективным направлениям научных исследований в области технологий предот-
вращения ЧС в резервуарных парках следует, в частности, отнести:
- разработку мероприятий по снижению высоты защитной стенки РВСЗС;
- нормирование требований к противопожарным расстояниям между РВСЗС и группами таких типов резервуаров;
- решение вопроса загазованности межстенного пространства РВСЗС;
- разработку рекомендаций по безопасной откачке нефти и нефтепродуктов из горящего РВС;
- разработку конструкции противовзрывных клапанов и рекомендаций по их установке на РВС.
ЛИТЕРАТУРА
1. Розенштейн И. М. Аварии и надёжность стальных резервуаров. М.: Недра, 1995. 253 с.
2. Прохоров В. А. Оценка параметров безопасности эксплуатации нефтехранилищ в условиях Севера. М.: Недра-Бизнесцентр, 1999. 142 с.
3. Галеев В. Б., Гарин Д. Ю, Закиров О. А, Шарафиев Р. Г., Байбурин Р. А. Аварии резервуаров и способы их предупреждения / Под ред. В. Б. Галеева, Р. Г. Шарафиева. Уфа: Уфимский полиграф-комбинат, 2004. С. 5-18.
4. Волков О. М. Пожарная безопасность резервуаров с нефтепродуктами. СПб: Изд-во Политехнического университета, 2010. 398 с.
5. Швырков С. А. Пожарный риск при квазимгновенном разрушении нефтяного резервуара. М.: Академия ГПС МЧС России, 2015. 289 с.
6. Политика предотвращения техногенных аварий и катастроф / Под ред. М. И. Фалеева. М.: Институт риска и безопасности, 2002. 316 с.
7. Маршалл В. Основные опасности химических производств: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. 672 с.
8. Брусневич Х. Пожары резервуаров с нефтепродуктами -факты и опыт. М.: Недра, 1986. 134 с.
9. Corbo L. Raffinerie brand in Stalien // Brand aus. 1986. B. 90. № 1, pp. 392-394.
10. Analysis of a tank fire «olassic» // Fire Engineers Journal. 1987. № 3, pp. 15-17.
11. Исследование причин разрыва резервуара: Пер. с англ. Д. Л. Чернов // Пожарная охрана. 1988. № 23. С. 16.
12. Explosionen, Verpuffungen, Brände bei Arbeiten an Tanks // Eisen and Stahl. 1981. № 10, pp. 384-391.
13. Аугустин Я., Шледзевский Е. Аварии стальных конструкций: Пер. с польск. М.: Стройиздат, 1978. 183 с.
14. Нефтяной резервуар под Ангарском тушили почти 30 часов [Электронный ресурс] // РИА новости: сайт. Режим доступа: https://ria.ru/20130822/957972925.html (дата обращения 15.08.2020 г.).
15. Нефть под Иркутском полыхала два дня [Электронный ресурс] // Interfax: сайт. Режим доступа: https://www.interfax.ru/ russia/324718 (дата обращения 15.08.2020 г.).
16. На нефтебазе в Нижнем Тагиле произошёл пожар [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://tagilka.ru/news/news_ detail/?ID=713 (дата обращения 15.08.2020 г.).
17. В Нижнем Тагиле загорелась нефтебаза «Газпромнефти» [Электронный ресурс] // Е1.РУ Екатеринбург Онлайн: сайт. Режим доступа: https://www.e1.ru/news/spool/news_id-427497.html (дата обращения 15.08.2020 г.).
18. Пожар на резервуарах с нефтью в Усинске локализовали [Электронный ресурс] // КомиОнлайн: сайт. Режим доступа: https://komionline.ru/news/46311 (дата обращения 15.08.2020 г.).
19. ЧП федерального масштаба. Что стало причиной аварии близ Норильска? [Электронный ресурс] // Аргументы и Факты: сайт. Режим доступа: https://aif.ru/society/ecology/chp_ federalnogo_masshtaba_chto_stalo_prichinoy_avarii_bliz_norilska (дата обращения 15.08.2020 г.).
20. В Норильске почти 700 человек круглосуточно собирают вытекшие в результате аварии нефтепродукты [Электронный ресурс] // Комсомольская правда: сайт. Режим доступа: https://www. krsk.kp.ru/daily/27142.5Z4233392/ (дата обращения 15.08.2020 г.).
21. Воробьёв В. В. Дополнительные защитные преграды для снижения пожарной опасности разлива нефти и нефтепродуктов при разрушениях вертикальных стальных резервуаров: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.26.03 / Воробьёв Владимир Викторович. М.: Академия ГПС МЧС России, 2008. 24 с.
22. Швырков С. А., Пузач С. В., Горячев С. А., Швырков А. С. Исследование параметров волны прорыва при разрушении резервуаров объёмом до 30000 м3 в лабораторных условиях // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2019. № 1. С. 12-18. DOI: 10.25257/РБ.2019.1.12-18
23. Швырков А. С. Результаты экспериментального определения геометрических параметров ограждений резервуаров типа «стакан в стакане» [Электронный ресурс] // Технологии тех-носферной безопасности. 2019. Вып. 3. Режим доступа: М^:// academygps.ru/nauka-5/nauchnye-zhurnaly-i-publikatsii-52/ nauchnyy-internet-zhurnal-tekhnologii-tekhnosfernoy-bezopasnosti/ vypusk/2019-/3-85/ (дата обращения 15.08.2020).
Материал поступил в редакцию 19 августа 2020 года.
Sergey SHVYRKOV
Grand Doctor in Engineering, Professor
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
E-mail: pbtp@mail.ru
BUI QUANG THIEN
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia E-mail: quangtien12a6@gmail.com
Vladimir VOROBYEV
PhD in Engineering, Associate Professor
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
E-mail: pbtpagps@yandex.ru
Evgeni AFANASIEV
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia E-mail: salva47@mail.ru
EMERGENCY PREVENTION TECHNIQUES IN ACCIDENTS WITH TANKS FOR OIL AND PETROLEUM PRODUCTS
ABSTRACT
Purpose. The article highlights the danger of destroying vertical steel tanks (VST) for oil and petroleum products, considers the existing techniques as well as promising trends of scientific research in the field of preventing such emergencies (accidents) from occurring.
Methods. The presented dependencies have been obtained by the methods of regressive analysis of statistical data on VST destruction, as well as experimental data on the interaction of the breakthrough wave formed during the VST destruction with protective barriers of various design.
Findings. The following methods are presented in the article:
- estimation of the liquid spill area parameters during the VST destruction depending on its shape and territory slope;
- determination of the geometric parameters of the enclosing wall with wave-reflecting shield designed to completely contain the breakthrough wave during VST destruction;
- determination of the geometric parameters of additional protection wall designed to completely contain the breakthrough wave overflowing the standard-compliant earth bund or enclosure wall of VST;
- determination of the geometric parameters of protection wall and additional enclosure designed to completely or partially contain the breakthrough wave
during VST destruction with the protective wall of "glass-in-glass" type (double-wall oil tank).
Research application field. The techniques presented in the article have been included into fire safety regulations for oil storage and petroleum products facilities in VST, and they also find a wide application in practice to reduce fire risks and prevent the occurrence of emergencies when VST must be located in settlements, as well as near water bodies.
Conclusions. Along with topical issues of ensuring VST reliability, it is not less urgent to develop techniques to prevent emergencies in oil tank farms. These include the development of measures to reduce the height of the protection wall in VST of "glass-in-glass" type (doublewall oil tank); standardization of requirements for fire separation distance between VST of "glass-in-glass" type (double-wall oil tank) and groups of tanks of such a type; solving the problem of gaseousness in inter-wall space of VST of "glass-in-glass" type (double-wall oil tank); working out recommendations for safe oil and petroleum products pumping out from a burning tank, developing design of fire-proof valves and recommendations how to install them in VST.
Key words: oil, oil tank, accident, breakthrough wave, emergency, earth bund, enclosing wall.
REFERENCES
1. Rozenshtein I.M. Avarii i nadezhnost stalnykh rezervuarov [Accidents and reliability of steel reservoirs]. Moscow, Nedra Publ., 1995. 253 p.
2. Prokhorov V.A. Otsenkaparametrovbezopasnosti ekspluatatsii neftekhranilishch v usloviiakh Severa [Assessment of the safety parameters for the operation of oil storage facilities in the conditions of the North]. Moscow, Nedra-Business Center Publ., 1999. 142 p.
3. Galeev V.B., Garin D.Yu., Zakirov O.A., Sharafiev R.G., Baiburin R.A. Avarii rezervuarov i sposoby ikh preduprezhdeniia [Accidents of reservoirs and methods of their prevention]. Ufa: Ufimskii poligrafkombinat Publ., 2004. Pp. 5-18.
4. Volkov O.M. Pozharnaia bezopasnost rezervuarov s nefteproduktami [Fire safety of reservoirs with oil products]. St. Petersburg, Polytechnic University Publ., 2010. 398 p.
5. Shvyrkov S.A. Pozharnyi risk pri kvazimgnovennom razrushenii neftianogo rezervuara [Fire risk at quasi-instantaneous destruction of the oil reservoir]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia, 2015. 289 p.
6. Politika predotvrashcheniia tekhnogennykh avarii i katastrof [Policy for the prevention of man-made accidents and disasters]. Moscow, Institute of Risk and Security Publ., 2002. 316 p.
7. Marshall V. Major Chemical Hazards [In Russ. ed. Osnovnye opasnosti khimicheskikh proizvodstv. Moscow, Mir Publ., 1989. 682 p.]. Ellis Horwood, 1987, 1033 p.
8. Brusnevich Kh. Pozhary rezervuarov s nefteproduktami -fakty i opyt [Fires of reservoirs with oil products - facts and experience]. Moscow, Nedra Publ., 1986. 134 p.
9. Corbo L. Raffinerie brand in Stalien. Brand aus. 1986. B. 90. No. 1, pp. 392-394.
10. Analysis of a tank fire «olassic». Fire Engineers Journal. 1987. No. 3, pp. 15-17.
11. Investigation of the causes of reservoir rupture. Pozharnaia okhrana (Fire protection). 1988. No. 23, pp. 16 (in Russ.).
12. Explosionen, Verpuffungen, Brände bei Arbeiten an Tanks. Eisen and Stahl. 1981. No. 10, pp. 384-391.
18
© Shvyrkov S., Bui Quàng Thien, Vorobyev V., Afanasiev E., 2020
13. Augustin Ya., Shledzevskii E. Avarii stalnykh konstruktsii [Accidents of steel structures]. Moscow, Stroiizdat Publ., 1978. 183 p.
14. The oil reservoir near Angarsk was extinguished for almost 30 hours. Available at: https://ria.ru/20130822/957972925.html (accessed August 15, 2020) (in Russ.).
15. Oil near Irkutsk blazed for two days. Available at: https:// www.interfax.ru/russia/324718 (accessed August 15, 2020) (in Russ.).
16. There was a fire at a tank farm in Nizhny Tagil. Available at: https://tagilka.ru/news/news_detail/?ID=713 (accessed August 15, 2020) (in Russ.).
17. In Nizhny Tagil, the Gazpromneft oil depot caught fire. Available at: https://www.e1.ru/news/spool/news_id-427497.html (accessed August 15, 2020) (in Russ.).
18. The fire on tanks with oil in Usinsk was localized. Available at: https://komionline.ru/news/46311 (accessed August 15, 2020) (in Russ.).
19. State of emergency on a federal scale. What caused the accident near Norilsk? Available at: https://aif.ru/society/ecology/ chp_federalnogo_masshtaba_chto_stalo_prichinoy_avarii_bliz_ norilska (accessed August 15, 2020) (in Russ.).
20. In Norilsk, almost 700 people around the clock collect oil products leaked as a result of the accident. Available at: https://www.krsk. kp.ru/daily/27142.5/4233392/ (accessed August 15, 2020) (in Russ.).
21. Vorobiev V.V. Dopolnitelnye zashchitnye pregrady dlia snizheniia pozharnoi opasnosti razliva nefti i nefteproduktov pri razrusheniiakh vertikalnykh stalnykh rezervuarov [Additional protective barriers to reduce the fire hazard of oil and oil products spills during the destruction of vertical steel tanks. Abstract PhD in Engin. Sci. diss.]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ., 2008. 24 p. (in Russ.).
22. Shvyrkov S.A., Puzach S.V., Goryachev S.A., Shvyrkov A.S. Research of breakout wave parameters at destruction of tanks with a capacity up to 30 000 m3 in experimental conditions/ Pozhary i chrezvychainye situatsii: predotvrashchenie, likvidatsiia (Fire and emergencies: prevention, elimination). 2019, no. 1, pp. 12-18 (in Russ.). DOI: 10.25257/FE.2019.1.12-18
23. Shvyrkov A.S. Results of experimental determination of geometric parameters of tank fences of the "glass in a glass" type. Tekhnologii tekhnosfernoi bezopasnosti (Technology of Technosphere Safety). 2019. Iss. 3. Available at: http:// academygps.ru/nauka-5/nauchnye-zhurnaly-i-publikatsii-52/ nauchnyy-internet-zhurnal-tekhnologii-tekhnosfernoy-bezopasnosti/vypusk/2019-/3-85/ (accessed August 15, 2020) (in Russ.).
