- •1 Аналитический обзор
- •2 Патентный поиск
- •3 Цели и задачи
- •4 Технологическая часть
- •4.1 Исходные данные для оценки технологической безопасности исследуемого объекта
- •4.1.1 Данные о размещении персонала объекта с указанием средней численности наибольшей работающей смены
- •4.1.2 Характеристики опасных веществ
- •4.1.3 Описание технологического процесса и принципиальная технологическая схема с обозначением основного технологического оборудования
- •4.1.4 План размещения оборудования
- •4.1.5 Перечень основного технологического оборудования, в котором обращаются опасные вещества
- •4.2. Разделение производства на блоки
- •4.2.1 Оценка уровня взрывоопасности. Расчет энергетического потенциала
- •4.3 Описание технических решений по обеспечению безопасности
- •4.3.1 Решения по исключению разгерметизации оборудования и предупреждению аварийных утечек водорода
- •4.3.2 Решения по обеспечению взрывопожаробезопасности
- •4.4 Анализ риска
- •4.4.1 Анализ известных аварий
- •4.4.2 Анализ условий возникновения и развития аварий
- •4.4.2.1 Определение возможных причин и факторов, способствующих развитию аварий
- •4.4.2.2 Определение типовых сценариев
- •4.4.2.3 «Дерево отказов» технологического оборудования
- •4.4.2.4 Оценка «дерева событий», краткое описание сценариев аварийных ситуаций
- •4.4.2.5 Оценка реализации аварийных ситуаций и сценариев их дальнейшего развития
- •4.4.2.6 Оценка количества опасных веществ, участвующих в аварии
- •4.4.3 Выбор физико-математических моделей и методов расчета вероятных зон поражающих факторов
- •4.4.3.1 Факельное горение
- •4.4.3.2 Избыточное давление в помещении при сгорании горючей смеси
- •4.4.3.3 Расчет поражающего воздействия увв при адиабатическом расширении
- •4.4.4 Оценка риска гибели людей
- •4.4.4.1 Индивидуальный риск
- •4.4.4.2 Коллективный риск
- •4.4.4.3 Социальный риск
- •5 Строительная часть
- •5.1 Данные о топографии и месторасположении объекта
- •5.2 Данные о природно-климатических условиях расположения промышленного объекта
- •5.3 Наличие и границы запретных и санитарно-защитных зон
- •5.4 Обоснование принятого типа и этажности здания
- •5.5 Обоснование и описание принятых конструкторских решений и выбранных материалов
- •6 Автоматизация
- •7 Охрана труда и окружающей среды
- •7.1 Охрана труда
- •7.1.1 Химический фактор на производстве
- •7.1.2 Вредные физические факторы производственной среды
- •7.1.3 Тяжесть и напряженность труда
- •7.1.4 Сведения о системе вентиляции
- •7.1.5 Освещение производственного помещения
- •7.1.6 Классификация производственных помещений
- •7.1.7 Определение размеров санитарно-защитной зоны
- •7.2 Охрана окружающей среды
- •8 Стандартизация
- •9 Гражданская оборона
- •9.1 Характеристика организационно-технических мероприятий, обеспечивающих безопасность объекта и готовность к ликвидации чрезвычайных ситуаций
- •10 Экономика
- •10.1.Расчет ущерба для наиболее вероятного сценария
- •10.1.1 Расчёт материальных потерь
- •10.1.2 Расчет затрат на компенсацию последствий взрыва
- •10.1.3 Расчет социального ущерба
- •10.2.Расчет ущерба для наиболее опасного сценария
- •10.2.1 Расчёт материальных потерь
- •10.2.2 Расчет затрат на компенсацию последствий взрыва
- •10.2.3 Расчет социального ущерба
- •11 Применение вычислительной техники, компьютерных технологий и информационных систем
- •12 Заключение и проектные предложения
- •12.1 Перечень наиболее значимых факторов, влияющих на показатели риска
- •12.2 Предложения по внедрению мер, направленных на уменьшение риска аварий
- •Смертельная зона Безопасная зона
- •Смертельная зона Безопасная зона
4.4 Анализ риска
4.4.1 Анализ известных аварий
Перечень аварий и неполадок, имевших место на декларируемом объекте
Анализ опасности технологических блоков объекта проводился в соответствии с требованиями Методических указаний «О порядке разработки плана локализации и ликвидации аварийных ситуаций (ПЛАС) на химико-технологических объектах»[5].
За время существования и функционирования водородного хозяйства на Калининской АЭС аварий не зарегистрировано.
Перечень аварий, имевших место на других аналогичных объектах, и аварий, связанных с обращающимися опасными веществами
Данные об известных авариях, связанных с обращающимися опасными веществами, представлены в таблице 10.
Таблица 10− Данные об известных авариях, связанных с обращающимися опасными веществами
Дата и место аварии
|
Вид аварии (непо-ладки) |
Описание аварии и основные причины |
Масштабы развития аварии, максимальные зоны действия поражающих факторов |
Число пострадавших, ущерб |
Источник информации |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1980г. Здание компрессорной |
Взрыв смеси с водородом |
На линии выхода газа из агрегата промывки конвертированного газа (Н2- до 70%, СО2-до 24%, СО- до 5%, СН4- до 0,5%) жидким азотом в производстве аммиака образовался кольцевой разрыв юбки ответного фланца вентиля на расстоянии 10-15 мм от сварного шва. Площадь сечения разрыва составила 0,006 м2 , время истечения-60 с, рабочая температура газа в точке разрыва- 240°С, давление газа в системе 15 МПа. Разрушение фланца было обусловлено неудовлетворительными механическими свойствами стали |
Во взрыве участвовало около 210 кг водорода (доля участия составила около 78%) эквивалентного Wт =2,5 т ТНТ. Помещение компрессорной 30х144х20 м получило частичные разрушения |
|
[13] |
Продолжение таблицы 10
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1980г. Здание компрессорной |
Взрыв смеси с водородом |
Истечение газа из коллектора произошло через разрыв линзы фланцевого соединения трубопровода (Dy=70 мм) после запорного вентиля на шестой ступени компрессора в здание компрессорной объемом 32500 м3. Отверстие через которое произошло истечение составило 16 см2, оно образовалось в результате гидравлического удара на указанном участке трубопровода при разогреве замороженного участка напорного трубопровода (температура наружного воздуха была -10°С). Предположительно источником взрыва газовоздушной смеси были разряды статического электричества и искры, образующиеся при ударе твердых частиц, выносимых с газовым потоком из системы трубопроводов с большой скоростью |
В результате взрыва полностью разрушены здание компрессорной, пристройка маслохозяйства; получили значительные повреждения здание компрессорной другого производства, здание насосной, аммиачная подстанция и другие здания и сооружения на территории предприятия. Общая масса поступившего в помещение газа составила 1400 кг, во взрыве участвовало 18%. Тротиловый эквивалент взрыва составил 3000 кг |
|
[13] |
1980г. Помещение производства капролактама |
Взрыв азотно-водородной смеси |
Из-за забивки системы трубопроводов твердыми загрязнениями и ограниченной проходимости была снята нижняя крышка регулирующего клапана. В результате происходила утечка азотно-водородной смеси и водорода. Общее количество водорода, поступившего в помещение, составило примерно 320 м3. Часть водорода выветрилась через открытые двери и проемы помещения |
Давление взрыва составило не больше 30 кПа; во взрыве участвовало около 7 кг (80 м3) водорода, что соответствовало взрыву 10 кг ТНТ. Разрушено одно крыло здания и полное разрушение остекления по периметру |
|
[13] |
Продолжение таблицы 10
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
19.02.1990г. На Ровенском производственном объединении «Азот»
|
Взрыв смеси с водородом |
Взрыв произошел в насосном помещении подачи обессоленной воды в абсорбер очистки от аммиака газовой смеси, содержащей (% об.) водорода-58,6, метана-5,3, аммиака- 9,6, азота- 22,2, аргона- 4,3. Утечка газа в помещение из абсорбционной системы произошла через отверстие диаметром 4,8 м, образовавшееся на нагнетательном трубопроводе плунжерного насоса в вследствие отрыва овода дренчерного трубопровода, вваренного в нагнетательный трубопровод. Отрыв отвода произошел вследствие концентрации напряжений, вызванных вибрацией насоса и колебаниями дренчерного трубопровода, т.к. последний не имел жесткого крепления |
Общее количество газа, поступившего в помещение составило около 350 м3 (смесь: водород-66%, метан-7-8%, азот, аргон до 100%, в том числе водорода-275 м3 (22кг)). Во взрыве участвовало до 70 м3 (63 кг) водорода, эквивалентных 37,2 кг ТНТ. Избыточное давление ударной волны составило 28 кПа. Внутренние стены и перегородки опрокинуты наружу, внутренняя торцевая стена срезана по основанию, разрушено остекление в радиусе 250 м |
Пострадавших: 1 |
[13] |
12.1990г. Новоуфимский НПЗ
|
Взрыв водорода |
Взрыв смеси легких газов(Н2 -75%,СН4-25% ) произошел на установке каталитического риформинга. Обнаружена утечка газа через фланцевое соединение на трубопроводе выхода газа из реактора и входа его в теплообменник на высоте 3 м от уровня земли. При попытке снизить давление в системе организованно через факел произошло увеличение сброса газа в атмосферу через неплотности фланца. Взрыв смеси был инициирован твердыми частицами металла и оксидов железа, выносимых из технологической системы |
В атмосферу выброшено за 10 с около 100 м3 газа массой 210 кг. При этом общая энергия взрыва (по водороду) 25,2*106 кДж, что соответствует тротиловому эквиваленту W=560 кг. При взрыве частично разрушено здание компрессорной, частично повреждены здания операторной и компрессорной инертного газа |
Пострадавших:10 Погибших: 2 |
[13] |
Продолжение таблицы 10
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
15.12.91г. Город Самара, Куйбышевский нефтеперерабатывающий завод
|
Взрыв и пожар на заводе
|
Произошло отключение электроэнергии на установке каталитического риформинга № 3. При повторном включении напряжения произошла разгерметизация трубопровода водородсодержащего газа в районе сырьевых теплообменников, произошел взрыв на наружной площадке с загоранием |
Пожар длился 1,5 часа, на участке значительные разрушения. Вылетели стекла в большинстве около производственных зданий. Установки завода работают нормально. В некоторых близлежащих домах города вылетели оконные стекла. Пожар потушен |
Пострадавших: 4 |
[14] |
08.02.93г. Город Невинномысск, Ставропольский край
|
Взрыв в цехе ПО «Азот»
|
При проведении ремонтных работ произошел взрыв, в результате которого здание насосной станции полностью разрушено. По предварительным данным, взрыв произошел из-за утечки водорода, захватываемого водой из производственного цикла |
|
Пострадавших: 6 Погибших: 3 |
[14] |
29.01.99г. В ОАО «Кирово-Чепецкий химкомбинат» (Западно-Уральский округ)
|
Воспламенение и хлопок азотно-водородной смеси |
На заводе минеральных удобрений при пуске в работу агрегата аммиака АМ-76 остановленного из-за колебаний давления в сети природного газа, произошел переход азотно-водородной смеси из технологической системы в атмосферу с последующим воспламенением смеси и ее хлопком
|
|
Пострадавших нет |
[15] |
Продолжение таблицы 10
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
24.03.99г. В ОАО «Казаньоргсинтез»
|
Загорание метано-водородной смеси |
При разгерметизации трубопровода во фланцевом соединении произошел выброс и загорание метано-водородной фракции |
|
Пострадавших нет |
[16] |
27.10.99г В ОАО «Азот» (Западно-Уральский округ)
|
Пожар |
В производстве синтеза аммиака произошли разрыв трубки аппарата воздушного охлаждения и истечение азотно-водородной смеси (АВС). В результате соединения АВС с воздухом смесь воспламенилась, возник пожар |
Были повреждены оборудование и коммуникации
|
Пострадавших нет
|
[17] |
12.08.02г. В корпорации ОАО «Тольяттиазот» (Самарская обл.) |
Воспламенение азотно-водородной смеси |
При пуске крупнотоннажного агрегата получения аммиака произошла разгерметизация дренажной линии подогрева воды высокого давления (Р=32 МПа, t = 335°С) с последующим выбросом и воспламенением азотно-водородной смеси |
|
Пострадавших: 2 |
[18] |
26.07.05г. В ОАО « Ново-Уфимский НПЗ» (Республика Башкортостан) |
воспламенение водородсодержащего газа |
На газокаталитическом производстве на линии выхода из реактора произошел взрыв трубопровода газопродуктовой смеси с воспламенением водородсодержащего газа |
|
Пострадавших нет
|
[19] |
Продолжение таблицы 10
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
29.05.08г. В ООО «По Кириши нефтеоргсинтез» |
Взрывом водород-воздушной смеси |
На установке гидроочистки дизельного топлива в здании компрессорной произошла авария, вызванная утечкой водорода с последующим взрывом образовавшейся водород-воздушной смеси |
В результате взрыва разрушено здание компрессорной, повреждена кабельная эстакада |
Пострадавших: 5 Погибших: 1 |
[20] |
19.02.09г. В ОАО «Уфимский НПЗ», г. Уфа, республика Башкортостан |
Взрыв и факельным горением водородосодержащего газа |
В помещении компрессорной установки каталитического риформинга Л 35-5 произошел взрыв с последующим факельным горением водородосодержащего газа |
Частично разрушено перекрытие помещения |
|
[21] |
06.12.09г. Ангарский нефтехимический комбинат Иркутская область |
Взрыв и горение водорода |
Разгерметизация сепаратора высокого давления, прогремел взрыв с последующим горением водорода |
В результате взрыва обрушилось одноэтажное здание |
Погибших: 1 |
[22] |
28.05.10г. В ОАО «Орскнефтеоргсинтез» г. Орск, Оренбургская обл. |
Взрыв водорода |
В помещении компрессорной технологической установки гидроочистки керосина в результате разгерметизации дренажного штуцера компрессора произошел выброс газоводородной смеси в компрессорную с последующим взрывом без возгорания |
|
Пострадавших нет |
[23] |
Продолжение таблицы 10
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
13.08.10г. В ОАО «Норильско - Таймырская энергетическая компания», Красноярский край |
|
Произошел взрыв водорода в здании ресиверной теплоэлектроцентрали-2 |
|
Погибших: 1 |
[24] |
12.03.11г. Япония, АЭС «Фукусима-1» |
Взрыв и горение водорода |
Взрыв произошел на 4-ом реакторе аварийной АЭС "Фукусима-1". На АЭС "Фукусима-1" и "Фукусима-2" после землетрясения был введен режим ЧС из-за выхода из строя систем охлаждения. На "Фукусиме-1" специалистам удалось вывести часть газа, скопившегося в защитной оболочке реактора, устранив угрозу ее разрушения. В понедельник взрыв произошел на третьем энергоблоке этой же станции. Затем стало известно о пожаре, вспыхнувшем на четвертом энергоблоке |
Взрыв не повредил сам реактор и не привел к загрязнению радиационного фона за пределами станции. Была объявлена эвакуация в радиусе 20 километров вокруг "Фукусимы-1". Принимаются меры для обеспечения безопасности оставшихся в 20 километровой зоне 600 человек |
Пострадавших: 4 |
[25] |
Имеются сообщения, что из 71 случая взрывов паровых облаков только 3 были связаны с водородом. Как уже отмечалось из 150 промышленных взрывов 27 связаны со взрывом водорода и только в замкнутых объемах помещений. Крупных взрывов водорода в открытой атмосфере не зарегистрировано. При аварийных выбросах водорода в атмосферу вследствие низкой его плотности (0,0899 кг/м3) образование облака значительной массы в наземных слоях атмосферы оказывается редким явлением. Однако вследствие высокой объемной плотности энерговыделения водородовоздушных смесей даже в небольших замкнутых объемах помещений взрывы их оказываются весьма разрушительными. [13]
Таблица 11 −Анализ основных причин аварий
Виды аварий |
Причина |
События |
|
количество |
% |
||
Истечение газа и взрыв в помещении при повреждении трубопровода |
Нарушение целостности трубопровода |
6 |
33,3 |
Взрыв в помещении |
Нарушение ТБ при ведении ремонтных работ |
4 |
22,2 |
Воспламенение и хлопок в помещении |
Нарушение технологического режима |
3 |
16,7 |
Воспламенение водородной смеси |
Разгерметизация трубопровода |
4 |
22,2 |
Воспламенение и взрыв водорода |
ЧС природного характера |
1 |
5,6 |