Учебники 80379

Химия, физика и механика материалов № 3 (18), 2018

тельных материальных ценностей, большому экономическому ущербу; к разрушению среды жизнеобитания человека с усилением социальнополитических и экономических угроз; к нанесению ущерба окружающей природной среде.

Природные угрозы. В целом объекты нефтепереработки располагаются в достаточно спокойной (относительно природных катастроф) зоне России. Однако усиливающееся воздействие агломерации на природную среду может привести к катастрофическим проявлениям. Кроме этого, существует ряд объектов, расположенных в зоне сложного рельефа, повышенной сейсмичности и близ территории городской застройки. Примером этому может служить Туапсинский НПЗ.

К основным природным угрозам, оказывающим негативное воздействие на объекты нефтепереработки, относятся: возможность подтопления территории объектов; возникновение карстово-суффозионных процессов - провалов на поверхности земной коры; появление оползней; вероятность обильных снегопадов и затяжных дождей, ураганов, обледенения дорог и токонесущих проводов; землетрясения; грозы и лесные пожары.

Основными предпосылками, усугубляющими возникновение природных угроз, являются: длительные периоды с низкими отрицательными температурами; недостаточная развитость системы мониторинга окружающей среды; изношенность ливневых канализаций и других объектов; наличие значительного количества взрывопожароопасных процессов.

Реализация указанных угроз может привести: к гибели и потере здоровья большого числа людей (инженернотехнического персонала и населения селитебной зоны); к значительному ущербу для производственного оборудования; к нарушению нормальной жизнедеятельности объектов и прилегающих территорий.

Террористические и криминальные угрозы. Объекты нефтепереработки представляют собой потенциально опасные промышленные объекты, вызывающие повышенный интерес в плане возможного проведения акций, связан-

71

Химия, физика и механика материалов № 3 (18), 2018

ных как с хищением нефтепродуктов, так и с организацией и проведением террористических актов экологического, социального и экономического плана.

К основным криминальным и террористическим угрозам относятся: нападение на объекты нефтепереработки (захват, подрыв, обстрел и т. д.), опасные для жизни населения в случае их разрушения или нарушения технологического режима; вывод из строя систем управления производственным оборудованием, силовых линий электроснабжения, средств связи, компьютерной техники и других электронных приборов (электромагнитный терроризм); кибернетические атаки на важнейшие компьютерные сети предприятия; проникновение с целью нарушения работы предприятий в информационные сети; разрушение нефтепродуктопроводов с целью хищения нефтепродуктов.

Превентивный инжиниринг в части защиты потенциально опасных объектов включает следующее [7]: инженерно-технические системы физической защиты; организационные и технические мероприятия по предотвращению и ограничению распространения пожаров; инженерно-технические мероприятия по гражданской обороне и предупреждению чрезвычайных ситуаций; автоматизированная информационно-управляющая система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций.

На основании вышеизложенных положений наиболее актуальным и тех- нико-экономически обоснованным является интеграция систем видеонаблюдения с охранными системами, системами противопожарной защиты и системами мониторинга ЧС на объектах нефтепереработки, а так же архитектурнопланировочные решения.

Согласно статистическим данным Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору были рассмотрены данные по количеству пожаров, взрывов и выбросов опасных веществ на объектах нефтегазовой отрасли за 2012-2016 гг. Результаты анализа показывают, что ежегодное количество аварийных ситуаций за рассматриваемый период возрастает. Данные по количеству аварий на объектах нефтегазовой отрасли за 20122016 г.г. представлены в табл. 2 [7, 8].

72

Химия, физика и механика материалов № 3 (18), 2018

Наиболее вероятными сценариями развития аварийной ситуации являются взрыв провода винилового соединительного (ПВС) (49 %) и пожар пролива (36 %). При этом данные сценарии сопровождаются крупным материальным ущербом, что объясняется проливом нефти на большие площади, в результате при взрыве или воспламенении паров жидкости в зону поражения попадает вблизи расположенное технологическое оборудование. Данные сценарии также характеризуются сложными процессами развития и носят затяжной характер при их ликвидации. Данные по причинам поражения людей представлены в таблице 3 [9].

Из табл. 3 следует, что более 50 несчастных случаев имеют смертельный исход. Поражающими факторами в несчастных случаях со смертельным исходом были ожоги, доля которых составляет 72 %.

Таблица 3 Статистика несчастных случаев со смертельным исходом на объектах нефтегазовой отрасли

в период с 2012-2016 г.г.

73

Химия, физика и механика материалов № 3 (18), 2018

Причиной 6 смертельных случаев явилось падение с высоты (12 %), пониженное содержание кислорода, высокое содержание СО2 и СО (4 %), поражение взрывной волной (6 %), поражение при разрушении технических устройств (2 %), а также прочие (4 %). Данные по количеству аварий по видам технологического оборудования объектов нефтегазовой отрасли представлены в таблице 4 [7, 9]. Из табл. 4 можно увидеть, что наибольшее количество аварий происходит на технологических трубопроводах.

Принципы обеспечения пожарной безопасности в нефтегазовой отрасли. Оценку пожарной безопасности технологических процессов предприятий нефтеперерабатывающей промышленности повышенной пожарной опасности определяют с помощью критериев [7, 9]: а) индивидуального риска; б) социального риска; и г) регламентированных параметров пожарной опасности технологических процессов.

Пожарная безопасность технологических процессов считается, безусловно выполненной, если индивидуальный риск меньше 10-8, а социальный риск меньше 10-7. Эксплуатация технологических процессов является недопустимой, если индивидуальный риск больше 10-6 или социальный риск больше 10-5.

Эксплуатация технологических процессов при промежуточных значениях риска может быть допущена после проведения дополнительного обоснования, в котором будет показано, что предприняты все меры, необходимые для сниже-

74

Химия, физика и механика материалов № 3 (18), 2018

ния пожарной опасности. Оценку пожарной опасности технологических процессов следует проводить на основе оценки их риска. В случае невозможности проведения такой оценки (например, из-за отсутствия необходимых данных) допускается использование иных критериев пожарной безопасности технологических процессов [7, 9].

При оценке пожарной опасности технологического процесса необходимо оценить расчетным или экспериментальным путем: а) избыточное давление, развиваемое при сгорании газопаровоздушных смесей в помещении; б) размер зон, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения пламени паров; в) интенсивность теплового излучения при пожарах проливов ЛВЖ и ГЖ для сопоставления с критическими (предельно допустимыми) значениями интенсивности теплового потока для человека и конструкционных материалов; г) размеры зоны распространения облака горючих газов и паров при аварии для определения оптимальной расстановки людей и техники при тушении пожара и расчета времени достижения облаком мест их расположения; д) параметры волны, давления при сгорании газопаровоздушных смесей в открытом пространстве; е) поражающие факторы при разрыве технологического оборудования вследствие воздействия на него очага пожара; ж) интенсивность испарения ЛВЖ (ГЖ) на открытом пространстве и в помещении; з) температурный режим пожара для определения требуемого предела огнестойкости строительных конструкций; и) требуемый предел огнестойкости ограждающих и несущих конструкций пожарного отсека с технологическим процессом, обеспечивающий их целостность при свободном развитии реального пожара; к) размер сливных отверстий для горючих жидкостей в поддонах, отсеках и секциях производственных участков, при этом площадь сливного отверстия должна быть такой, чтобы исключить перелив жидкости через борт ограничивающего устройства и растекание жидкости за его пределами; л) концентрацию флегматизаторов для горючих смесей, находящихся в технологических аппаратах и оборудовании; м) другие показатели пожаровзрывоопасности технологического про-

75

Химия, физика и механика материалов № 3 (18), 2018

цесса, необходимые для анализа их опасности и рассчитываемые по методикам, разрабатываемым в специализированных организациях.

Параметры пожарной опасности технологического процесса следует определять исходя из рассматриваемых вариантов аварий (в том числе крупная, проектная и максимальная) и свойств опасных веществ. Значения допустимых параметров пожарной опасности должны быть такими, чтобы исключить гибель людей и ограничить распространение аварии за пределы рассматриваемого технологического процесса на другие объекты, включая опасные производства.

Оценка возможностей использования огнетушащих средств при применении разных приемов и способов локализации и ликвидации пожара проводится по следующим критериям: а) характеристика пожара к началу тушения; б) время тушения пожара (проведения первой и последующих пенных атак); в) основные причины задержки тушения пожара (пенной атаки); г) расход огнетушащего вещества (раствора пенообразователя); д) интенсивность подачи огнетушащего вещества (раствора пенообразователя); е) эффективность тушения пожара (пенной атаки) и причины неудачного тушения; ж) количество израсходованного огнетушащего вещества (раствора пенообразователя); з) организация и проведение дополнительных мероприятий, направленных на локализацию и тушение пожаров.

Основные принципы снижения вероятности возникновения пожара заключаются в предупреждении образования горючей среды, исключения появления источников зажигания, либо создания условий возникновения горения, а также ликвидация или ограничение путей распространения пожара в случае возгорания.

Основной потенциальной опасностью при эксплуатации объектов нефтепеработки является возможность образования взрывопожароопасных концентраций паров нефтепродуктов. Образование взрывопожароопасных концентраций паров нефтепродуктов возможно при нормальных условиях работы на дыхательных устройствах объектов хранения при выполнении операций заполне- ния-опорожнения, на объектах сливо-наливных работ, внутри объектов хране-

76

Химия, физика и механика материалов № 3 (18), 2018

ния при «большом» дыхании, при пуске/остановке оборудования, выполнении ремонта, при возникновении аварийных ситуаций, связанных с выходом (истечением) нефтепродукта из аппаратов (сооружений) объекта.

Выход (истечение) нефтепродукта в окружающую среду обычно происходит по причине либо нарушения герметичности резервуаров, магистральных и технологических трубопроводов, запорной арматуры и корпусов насосов, либо выхода из нормального режима эксплуатации технических средств обеспечения и средств производственной автоматики, из-за ошибок производственного персонала, при применении в технологическом процессе оборудования, не соответствующего требуемым параметрам (характеристикам), а также при внешнем воздействии на оборудование техногенного или природного характера или преднамеренных действий (диверсий).

Для исключения разгерметизации оборудования и предотвращения аварийных выбросов нефтепродуктов на объектах нефтепереработки предусмотрены следующие технические решения: 1) установка на выкидных линиях насосных станций обратных клапанов, обеспечивающих защиту трубопроводов и арматуры всасывающих линий насосной станции; 2) установка предохранительных клапанов, обеспечивающих защиту трубопроводов за счет поддержания пре- дельно-допустимых давлений в трубопроводах; 3) контроль давления в насосных станциях на приеме и выкиде основных насосов; 4) материалы трубопроводов, конструкции насосов должны быть рассчитаны на обеспечение прочности и надежной эксплуатации в рабочем диапазоне температур от возможной минимальной до максимальной температуры нефтепродукта; 5) расчетная толщина стенок трубопровода должна быть определена с учетом давления перекачки на данном участке, а также с учетом срока эксплуатации; 6) должно быть нанесено антикоррозионное покрытие наружных поверхностей сооружений (резервуаров), оборудования и магистральных и внутриплощадочных трубопроводов.

Для снижения коррозионного разрушения трубопровода и запорнорегулирующей арматуры предусмотрено: применение труб, запорнорегулирующей арматуры и резервуаров с изолирующим покрытием (лакокра-

77

Химия, физика и механика материалов № 3 (18), 2018

сочное покрытие); техническое обследование, диагностика и испытание; ремонт и восстановление, которое осуществляется по результатам технического обследования и диагностики; применение в резервуарных парках запорной арматуры на технологических трубопроводах, размещенной с внешней стороны обвалования, позволяющей производить оперативные переключения и отключения резервуаров в аварийных ситуациях с безопасных мест; оборудование, подлежащее регистрации в органах Ростехнадзора, подвергается периодическим техническим освидетельствованиям в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» и «Правилами технической эксплуатации резервуаров».

С целью предупреждения развития (локализации) взрывопожароопасной ситуации на объектах возможных выбросов нефтепродуктов предусмотрен целый комплекс организационных решений:

1)создание по периметру каждой группы резервуаров замкнутого обвалования, рассчитанного на гидростатическое давление разлившегося нефтепродукта. Высота обвалования должна быть не менее 0,2 м выше уровня расчетного объема разлившегося нефтепродукта одного наибольшего из резервуаров группы. Обвалование и дно каре (внутри огражденной территории) необходимо выполнять из нефильтрующих материалов, что позволяет предотвратить просачивание разлившегося нефтепродукта (сточных вод, загрязненных нефтепродуктами);

2)централизованный контроль над основными параметрами работы насосных агрегатов, их регистрация и необходимая исполнительная и аварийная сигнализация;

3)обеспечение нормальной работы средств противокоррозионной защиты нефтепродуктопроводов за счет поддержания нормального состояния защитных покрытий и функционирования установок электрохимической защиты;

4)обвязка технологическими трубопроводами насосных станций должна быть выполнена с установкой обратных клапанов высокого давления,

78

Химия, физика и механика материалов № 3 (18), 2018

которые обеспечивают защиту насосов и всасывающих линий от превышения давления;

5)принятие конструктивных параметров зданий и сооружений, позволяющих выдержать нагрузки, возникающие вследствие землетрясения с соответствующим уровнем сейсмичности;

6)обеспечение устойчивости зданий и сооружений за счет их размещения на территориях, на которых не осуществляются деформации (горизонтальные и вертикальные) поверхности земли;

7)обслуживание аварийно-восстановительными подразделениями зданий и сооружений объектов;

8)осуществление оперативного контроля режима перекачки нефтепродуктов с целью установления случаев разгерметизации стенок трубопровода

изапорно-регулирующей арматуры;

9)применение сигнализаторов контроля довзрывных концентраций, осуществляющих непрерывный контроль концентрации паров в помещениях насосных станций. При достижении концентрации паров нефтепродуктов 10% от НКПР выдается предупредительный сигнал на щит оператора и автоматически включается аварийная вытяжная вентиляция. При дальнейшем повышении концентрации паров нефтепродукта до величины 30% от НКПР - отключается работа насосов, а если насосы не работали, то происходит блокировка их включения до снижения концентрации паров нефтепродуктов, а также автоматически закрываются отсекающие задвижки;

10)устройство в насосных станциях системы приточно-вытяжной вентиляции, посредством которой обеспечивается взрывопожаробезопасное состояние воздушной среды в помещениях, где размещены насосные агрегаты;

11)рациональное размещение зданий и сооружений на территориях промышленных площадок;

12)устройство канализационной системы для сбора и отвода на очистные сооружения загрязненных нефтепродуктами сточных вод;

79

Химия, физика и механика материалов № 3 (18), 2018

13) локализация аварийного пролива нефтепродуктов путем нанесения сорбирующих материалов (песка, сорбента) по периметру пятна нефтепродукта, а при больших количествах разлитого нефтепродукта – обустройство вала из сорбирующих материалов по границе пятна разлива.

На объектах, связанных с приемом, хранением, сливом-наливом, заправкой транспортных средств, перекачкой нефтепродуктов по трубопроводам, не исключена возможность образования взрывопожароопасных концентраций паров нефтепродуктов. Согласно справочным данным взрывоопасные концентрации паров нефтепродуктов в воздухе при температуре окружающей среды равной 25 °С и атмосферном давлении 760 мм. рт. ст. составляют (в % по объему): от 0,76 до 5,16 – для бензина; от 0,5 – для дизельного топлива; от 1,5 до 8,0 – для авиационного керосина.

Защита от образования взрывопожароопасных концентраций паров нефтепродуктов в воздушной среде обеспечивается за счет устройства в продуктовых насосных станциях системы приточно-вытяжной вентиляции, посредством которой обеспечивается взрывопожаробезопасное состояние воздушной среды. Кратность воздухообмена в 1 час при проведении основных и ремонтновосстановительных работ в помещениях продуктовой насосной станции, в которых существует возможность образования взрывопожароопасных концентраций паров нефтепродуктов в воздушной среде, должна составлять: от 6 до 8 объемов помещения при работе с бензином; от 5 до 7 объемов помещения при работе с дизельным топливом.

В помещениях насосных станций, в которых существует возможность образования взрывопожароопасных концентраций паров нефтепродуктов в воздушной среде, должна быть предусмотрена: аварийная вытяжная вентиляция; использование систем блокировки в цепях управления электроприводами вентиляционных систем и электроприводами насосного оборудования, предназначенного для перекачки нефтепродуктов. При этом включение в работу насосного оборудования в насосной станции может осуществляться только после работы систем вентиляции в течение 15 мин; кроме этого, системы автоматики и

80