Фактически версия о детонации в случае аварии основана на показаниях очевидцев: «В 22 ч 44 мин произошел взрыв смеси пропана с воздухом, вызвав дважды гул; возгорание газообразного облака, находившегося в долине, произошло одновременно во всех его точках…» Свидетели происшествия отмечают отсутствие заметного интервала времени перед появлением теплового излучения, внезапная вспышка света сопровождалась тепловым излучением. Почти одновременно последовало воздействие ударной волны. Так, одна из свидетельниц была сбита с ног в тот момент, когда шла между автомобилями. В этот момент она находилась в полумиле от центра облака воздушной смеси пропана.
Подобное описание не совсем точно. Не могло произойти одновременного воспламенения всего облака, также как и мгновенного воздействия ударной волны на удалении полумили от места проишествия. Даже при скорости распространения, равной скорости звука, все 500-метровое облако может быть охвачено взрывом через 0,5-1 с, а воздействие ударной волны на удалении полумили произойдет примерно через 3 с. Кажется несомненным, что свидетели аварии не были способны со всей вероятностью установить, что произошла детонация. Инициирующее событие – ограниченный взрыв, по всей видимости происходил в течении менее полусекунды, и именно это стало причиной того, что «долина светилась».
Чтобы обосновать факт детонационного режима быстрого превращения парового облака, необходимо доказать, что уровень избыточного давления в воздушной ударной волне соответствовал детонации, а не дефлаграции. В указанных источниках (отчет [NTSB, 1972], отчет [Burgess, 1972]) доказательства этого отсутствуют. Как упоминалось раньше, единственное разрушение было вызвано ограниченным взрывом; здание, находившееся в непосредственной близости от предположительной точки зажигания, было частично разрушено, однако стены его не пострадали. Имевшиеся орнаментные структуры и ограждения, а также телеграфный столб остались нетронутыми. Воздействие на все остальные сооружения можно отнести к классу В разрушений. Число сооружений, предположительно зданий, находившиеся в радиусе 1 мили от места аварии, считается равным 37. среднее для Порт-Хадсона удаление 50% всех сооружений города составляет 3,4 мили (5,75 км).
Вопрос, связанный с ТНТ-эквивалентом взрыва, достаточно подробно обсуждался. Одни авторы приводят значение 45 т, другие – 64 т.
По методике [Marshall, 1980] допускается, что площадь зоны легкого разрушения пропорциональна величине ТНТ-эквивалента в степени 2/3. поскольку зона легких разрушений при аварии в Порт-Хадсоне была в 1,6 раза больше аналогичной зоны во Фликсборо, ТНТ-эквивалент в первом случае в 1,63/2 раз превышает ТНТ-эквивалент другой аварии. Если ТНТ-эквивалент в Фликсборо принять равным 32 т, тогда разрушения в Порт-Хадсоне можно считать наземным взрывом с ТНТ-эквивалентом величиной 32*2,02~64 т.
Для случая аварии в Порт-Хадсоне имеют место расхождения в оценке доли массы парового облака, участвующей во взрывном превращении. Она полагается равной 7,5%.
События в Порт-Хадсоне опровергают некоторые доводы тех исследователей, которые доказывали, что для достижения ускорения, необходимого для возникновения значительных уровней избыточного давления, обязательно наличие зданий, трубопроводов и резервуаров. Однако не вызывает сомнения тот факт, что инициирующим событием явился мощный ограниченный взрыв.
Масштаб разлития, предшествующего воспламенению в этой аварии, был больше, чем в случае в Фликсборо, поэтому величина ТНТ-эквивалента будет больше примерно в 2 раза [4].
Авария в штате Аризона, США (1973 г).
При сливе жидкого пропана из железнодорожной цистерны емкостью 76 м3 произошла утечка большого количества пропана. Утечка была вызвана неудовлетворительным состоянием сливного трубопровода и некачественным присоединением его к цистерне. При попытке устранить утечку сжатием соединения (ударами ключа) произошло воспламенение паровоздушной среды. Несмотря на быстрое прибытие пожарной команды и охлаждение водой горящей цистерны с пропаном, через 10 мин произошел взрыв. При взрыве осколки были отброшены на 365 м. Диаметр огненного шара над землей достигал 45-60 м, а грибовидное облако дыма поднялось на несколько сотен метров. При тушении пожара погибли 20 человек пожарных, находившихся в 45 м от цистерны. Получили ожоги 95 человек, находившиеся на расстоянии до 300 м [5].
Авария в США, Порт-Гудзон (1970 г).
Наибольшую опасность представляют наземные склады и трубопроводы для сжиженных углеводородных газов под давлением. Здесь произошла детонация пропано-воздушного облака, возникшего при утечке жидкого пропана из поврежденного трубопровода.
Жидкий пропан в системе трубопроводов находился под давлением 6,5 МПа (65 кгс/см2), поэтому в течение первых 24 мин было выброшено в атмосферу 119 м3 жидкого пропана. Через 5 минут после начала выбросов образовалось пропановое облако, поднявшееся на 15-25 м над уровнем земли. Когда облако достигло зданий, расположенных в 300 м от места утечки, произошел взрыв большой силы. Ударная волна распространилась на расстояние 800 м. Воздушная волна была зарегистрирована сейсмографами в 96 км от места взрыва. В течение короткого промежутка времени очевидцы наблюдали огневой шторм, распространявшийся в горизонтальном направлении. Обломки зданий разлетались на расстояние 1,2 км от места разрушения. С расстояния 320 км от места взрыва наблюдалось красное зарево. Расчетом установлено, что из системы было выброшено около 720 м3 жидкого пропана. По результатам анализа масштабов разрушений строений (в радиусе 8 км) можно полагать, что мощность взрыва эквивалентна мощности взрыва примерно 23,5 т тринитротолуола.
11.04.2000г. в Якутске произошел пожар в результате несанкционированного отбора продукции с эксплуатационной колонны оператором ГПЗ. Отбор производился в месте, где расположен уровнемер. Температура продуктов в колонне на момент аварии составляла 77 С0 (тогда как при атмосферном давлении температура кипения получаемой продукции 38 С), т. е. фактически производился слив кипящего раствора, что является грубейшим нарушением правил пользования газофракционирующей установкой. Канистра, в которую непосредственно направлялся кипящий раствор, разорвалась и произошло воспламенение. Причиной возгорания продукта предположительно является искра, возникшая либо в результате разряда статического электричества, либо в результате удара оторвавшейся горловины канистры о находящееся внутри газофракционирующей установки оборудование [7].
23.08.2000 г. в цехе полимеризации бутилкаучука ОАО "Синтезкаучук" в Тольятти (Самарская область) вспыхнул пожар из-за утечки газа при проведении ремонтных работ. В результате пожара один человек погиб и трое госпитализированы.
08.09.2002 г. на Сосновском газоперерабатывающем заводе (Вуктыльский район Коми) во время ремонтных работ по устранению свища в одной из веток конденсатопровода произошел взрыв, при этом погиб один человек и шестеро получили ожоги различной степени тяжести.
05.01.2004 г. на Ямале произошел прорыв магистрального газопровода. На газопроводе «Уренгой — Центр II» в результате коррозии металла произошел взрыв с возгоранием. Пострадавших нет.
10.01.2004 г. в Польше неподалеку от города Вадовице возник пожар на газопроводе, снабжавший газом газонаполнительную станцию. Высота пламени достигала 50 метров. Причиной аварии послужила трещина в газопроводе, который находился под высоким давлением. Пострадавших нет.
20.01.2004 г. В Алжире на газоперерабатывающем заводе в результате коррозии взорвался резервуар со сжиженным пропаном, 27 человек погибло, 74 человека получили травмы различной степени тяжести.
20.02.2004 г. в Новороссийске в районе нефтяного терминала Грушовое произошел разрыв магистрального газопровода Крымск-Новороссийск-Геленджик, возник пожар. Пострадавших нет.
22.03.2005 г. в Муравленко (Ямало-Ненецкий автономный округ, ЯНАО) на газоперерабатывающем заводе при вскрытии тепловой камеры произошла вспышка паров газа без распространения пламени и горения, в результате которой пострадали 4 человека.
26.07.2005 г. На Ново-Уфимском нефтеперабатывающем заводе прогремел сильный взрыв, причиной взрыва стал прорыв трубопровода газовой магистрали в цехе гидроочистки бензина. Жертв и пострадавших нет.
14.05.2006 г. произошло возгорание газа на автозаправочном комплексе на юго-востоке Москвы. На территории газозаправочной станции по адресу: 3 й Угрешский проезд, дом 15, загорелся перекачивающий шланг. В результате инцидента пострадали два человека, в тяжелом состоянии они были госпитализированы. Пожар возник при перекачке топлива из цистерны в резервуар.
11.10.2007 г. в результате взрыва газа на автомобильной газовой заправочной станции в Майкопе (Адыгея) пострадали два человека и были повреждены близлежащие дома
15.11.2007 г. произошел пожар на газовой заправочной станции в Екатеринбурге. На Режевском тракте сгорело помещение оператора на территории газовой заправки. Огонь охватил шесть квадратных метров. Ожоги лица, рук первой и второй степени (20% тела) получила женщина оператор АЗ, которая была госпитализирована в ожоговое отделение горбольницы. Причина пожара короткое замыкание электропроводки.
5.08.2008 г. вечером произошло возгорание на частной газовой станции в ауле Бесленей Хабезского района Карачаево Черкесии. Около 23.00 пожарные ликвидировали возгорание и предотвратили пожар на бензоколонке, расположенной рядом. Погибших и пострадавших нет. Причиной пожара стала неисправность пропускного клапана емкости с газом, где и произошло возгорание.
6.12.2009 г. в городе Канске Красноярского края в помещении автозаправочной станции произошел взрыв пропана, скопившегося после стравливания газа из газового баллона емкостью 5 литров. В результате взрыва оператор, получил термические ожоги лица и рук и был госпитализирован. Также повреждено помещение АЗС
27.01.2010 г. в Томске вспыхнул пожар на АЗГС, расположенной по адресу улица Осенняя, 1. Это произошло в тот момент, когда "КамАЗ" заправлял сжиженным газом одну из двух наземных резервуаров, емкость которых по 20 кубометров. На момент прибытия первых расчетов огнем были охвачены оба резервуара и "КамАЗ". Никто не пострадал.
23.07.2010 г. произошел пожар на автомобильной газозаправочной станции в Екатеринбурге. Загорелось каркасное металлическое здание площадью 20 на 10 метров, в котором хранились баллоны с газом. Несколько баллонов взорвались, осколки разлетелись на 150 метров. Никто не пострадал.
14.11.2012 г. В п. Новая Усмань, Воронежская область на территории транспортного предприятия возле газовой заправки загорелся КамАЗ. На место возгорания прибыла пожарная бригада, однако во время тушения из-за высокой температуры взорвалась находящаяся рядом цистерна с пропаном. В результате пострадали пожарные, сотрудники АТП, сгорело 11 автомобилей, машина пожарной службы, оказалось наполовину разрушено административное здание транспортной компании, пострадали трое работников предприятия.
На основании вышеизложенных данных можно сделать вывод, что к наиболее тяжелым последствиям приводят аварии, связанные с разрушением сборников, содержащих сжиженные газы, или со взрывами газовых смесей внутри резервуаров при их переполнении, повышении температуры сверхдопустимой, применении несоответствующих материалов и низком качестве изготовления сосудов. Результаты анализа причин возникновения аварийных ситуаций графически интерпретированы на рисунке 1.4 [8].
Рисунок 1.6 – Причины возникновения аварий на предприятиях нефтегазопереработки
Основными виновниками аварий являются ошибки и нарушение правил техники безопасности персоналом, неисправность и изношенность оборудования. Как видно из диаграммы самая распространенная причина - нарушения правил проведения ремонтных работ и техники безопасности (30%), значительную долю занимает нарушение технологического процесса (25%) и отказ средств регулирования и защиты (20%).
1.7 Анализ промышленной и экологической опасности при функционировании Уфимской ГНС.
Уфимская газонаполнительная станция филиала «Центргаз -сервис» располагается по адресу: г. Уфа, Орджоникидзевский район, ул. Бирский тракт. Территория УГНС находится в северной части г. Уфы, в промышленной зоне. С северной и западной сторон объекта находится территория УГПП «Химпром», с восточной стороны проходит автодорога Бирский тракт, с южной стороны располагаются городские земли.
Рисунок 2.1 – Схема расположения Уфимской ГНС
Вертикальная планировка территории организована с уклоном в направлении автодороги Бирский тракт. Вертикальная планировка решена, на уровне отметок существующей автодороги, с учетом защиты площади УГНС от поверхностных вод со стороны автодороги. Рельеф местности спокойный, умеренно ровный.
Характеристика грунтов: суглинок коричневый, от тугопластичной до твердой консистенции, средней плотности, до 0,4 Ом макропористый, с 6,0 м с включением гальки до 10% мощностью 7,5 м. Грунты просадочными и набухающими свойствами не обладают. Коррозионная активность грунтов к металлам высокая. Глубина промерзания грунта 1,8 м.
Грунтовые воды залегают в среднем на глубине 6,5 м. Водовмещающими грунтами являются суглинки. По химическому составу воды гидрокарбонатные, кальциево-магниевые. К бетонам слабоагрессивные.
Санитарно-защитная зона, согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03, – 300 м. Размер охранной зоны – 20 м.
Климат района умеренно-континентальный и характеризуется холодной зимой и сравнительно теплым, часто дождливым летом со значительными суточными и годовыми перепадами температуры воздуха. Температура воздуха летом достигает 30°С, зимой -30-35°С. Среднемесячная температура в летнее составляет 15°С, в зимнее -16°С.
Характерной климатической особенностью района является обилие атмосферных осадков, большинство которых выпадает в летне-осенний период, во время обильных затяжных дождей. Снеговой покров держится в среднем 150 – 160 дней, выпадение снега происходит к ноябрю, таяние – к середине апреля.
Лесной массив, находящийся на расстоянии 100 м от ограждения УГНС, представлен из лиственных пород деревьев.
Численность персонала УГНС, определена набором выполняемых услуг, трудоемкостью работы, режимом эксплуатации и составляет 35 человек. Сведения о персонале представлены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Сведения о персонале УГНС
Место нахождения | Должность | Количество |
Насосно-компрессорное отделение | Машинист | 1 |
Воздушно-компрессорное отделение | Машинист | 1 |
Наполнительное отделение 50-литровых баллонов | Наполнитель | 9 |
Наполнительное отделение 5-литровых баллонов | Наполнитель | 3 |
Цех ремонта баллонов | Слесарь по ремонту газового оборудования | 1 |
Цех покраски баллонов | Маляр | 1 |
Цех освидетельствования баллонов | Слесарь по ремонту | 3 |
Цех ремонта вентилей | Слесарь по ремонту | 1 |
Сварочный пост | Сварщик | 1 |
Бойлерная | Слесарь-сантехник | 1 |
Административно-бытовое здание | Начальник УГНС ИТР Уборщица Водитель Сторож | 1 3 1 1 3 |
Сливное отделение | Наполнитель | 2 |
Эстакада приема баллонов | Приемщик | 1 |
Слесарь КИП | 1 | |
Основным видом деятельности Уфимской ГНС является прием, хранение и отпуск СУГ населению, коммунально-бытовым предприятиям и объектам.
Прием СУГ осуществляется путем подачи его по наземному газопроводу с . Протяженность газопровода (балансовая принадлежность завода), составляет 513 м, условный диаметр 114 мм. Рабочая температура СУГ на приеме напрямую зависит от времени года и колеблется в широком диапазоне от - 40 до 20 °С.
Газопровод подвергается периодическим обходам, приборному техническому обследованию, диагностике технического состояния, согласно графику, разработанному на УГНС, что обеспечивает бесперебойную работу по приему СУГ.
Резервуарный парк представляет собой возвышенный участок, в котором резервуары размещаются на поверхности земли в земляной насыпи высотой 1,5 – 2 м. Общая вместимость резервуарного парка составляет 300 м3 СУГ.
Резервуары горизонтальные, одностенные, оснащенные следующим оборудованием:
- запорной и запорно-регулирующей арматурой (краны шаровые);
- приборами для измерения давления (манометры);
- приборами для измерения температуры;
- предохранительными устройствами (клапаны: предохранительные, сбросные, обратные, байпасные, угловые);
- свечой для сброса;
- сигнализаторами уровня;
- уровнемером (визуальный контроль)
- технологическим люком.
В случае отказа резервного клапана и продолжением роста давления производится откачка паровой и жидкой фаз в другую емкость. Контроль уровня жидкости в резервуаре проводится визуально, вручную. Для защиты резервуаров и газопроводов от коррозии предусмотрена станция катодной защиты.
Внутристанционная перекачка СУГ осуществляется путем работы компрессоров ГШ1-4 и АВ-100 и насосов С 5/140А (3 шт.) и НСГ-25/шт.), расположенных в насосно-компрессорном отделении.
Давление газа на всасывающей линии насоса не превышает 0,1 – 0,2 МПа давления насыщенных паров жидкой фазы при данной температуре. В нагнетательном патрубке компрессора не превышает давления конденсации паров СУГ при температуре нагнетания. Максимальное давление газа после компрессора не превышает 1,6 МПа.
Вертикальный воздушный ресивер обеспечивает процесс сжатым воздухом с давлением 8 кгс/см2 в компрессорном отделении.
Компрессоры: 4ВУ-5/8(поршневой) и КР-10/8(роторный).
Отпуск СУГ осуществляется в газонаполнительном отделении, где производится заправка 50 л и 5 л газовых баллонов; на АГЗС, через раздаточную колонку, где заполняются автоцистерны и газобаллонные автомобили.
Для заправки 50 л баллонов в газонаполнительном отделении установлены агрегаты карусельного типа УНК-36 и УПНБ-04 (2шт.), наполнение одного баллона происходит в среднем за 4 – 4,5 минуты. Заправка 5 л баллонов, типа АНКТ-5 (2 шт.), длится 4 минуты.
Подача баллонов на наполнение, слив и погрузку производится по транспортеру (цепь Гааля).
Контроль баллонов при приемке проводится на эстакаде (внешне, визуально), при входе в наполнительное отделение (весовой контроль). Для весового контроля входящих и выходящих баллонов имеются автоматические весовые устройства в количестве 6 шт. Отбракованные баллоны направляются для ремонта и диагностики в отделение освидетельствования баллонов, где производится их пропарка и гидравлические испытания.
При операциях, проводимых с баллонами, соблюдаются правила безопасности согласно ПБ «Правила безопасности при эксплуатации автомобильных заправочных станций сжиженного газа», ПБ «Правила безопасности в газовом хозяйстве», ПБ «Правила безопасности для объектов, использующих сжиженные углеводородные газы». Отпуск баллонов с УГНС производиться с навинченными на горловину предохранительными колпаками. При перемещении баллонов исключена возможность их падения и повреждения.
Слив неиспарившихся остатков из баллонов производится в сливном отделении на двух ручных постах, вместимостью по 5 баллонов каждый, и далее в два подземных аварийных резервуара емкостью по 4,5м3. По мере заполнения неиспарившиеся остатки вывозятся и сдаются на нефтеперерабатывающий завод.
Ремонт вентилей и клапанов производится в ремонтном цехе. По окончании ремонта на паспорт баллона ставится клеймо «УГНС-Р-38». Покраска баллонов производится в цехе покраски баллонов.
Заправка автоцистерн и газобаллонных автомобилей производится на АГЗС через раздаточную колонку. Площадка оснащена двумя постами для автоцистерны и двумя постами для автотранспорта. Максимальный объем автоцистерны 32 м3. Заправка газобаллонных автомобилей осуществляется согласно производственной инструкции. Площадки заправки автотранспорта имеют отдельные въезд и выезд.
В целях предотвращения выбросов СУГ в атмосферу и исключения взрывопожарной концентрации предусмотрены технологические мероприятия.
Автомобильные цистерны, ёмкости хранения в целях исключения переполнений имеют контрольные трубки. При условии переполнения или повышения давления, вызванных внешними причинами, предусмотрен предохранительный сбросной клапан, который в обязательном порядке резервируется, то есть в случае отказа происходит срабатывание резервного клапана.
В случае не срабатывания второго клапана и продолжении роста давления производится откачка паровой и жидкостной фазы в другую ёмкость, так как все заглубленные ёмкости на ГНС обвязаны в единую систему.
В наполнительном, ремонтном цехе, насосно-компрессорном отделении установлены сигнализаторы «Щит-2», определяющие концентрацию газа в данном помещении и в случае увеличения свыше допустимых пределов срабатывает звуковая и световая сигнализация.
При взрыве для уменьшения давления на конструкции здания наполнительного цеха в кровле предусмотрены два легко съёмных листа.
За 15 минут до начала работы включается приточно-вытяжная вентиляция в компрессорном и наполнительном цехах. Кроме того имеется естественная вентиляция.
На территории ГНС установлена молниезащита. Для защиты от коррозии заглублённых ёмкостей и газопроводов предусмотрена станция катодной защиты.
Для локализации очагов возгорания создана пожарная команда (формирование) – отделение пожаротушения в количестве шести человек использующие пожарные краны, пожарный водопровод с постоянным давлением 6 кг/см2, три пожарных гидранта, резервуар с водой на 50 м3, комплект огнетушителей в соответствии с требованиями «Правил пожарной безопасности».
Крупные аварии, как правило, характеризуются комбинацией случайных событий, возникающих с различной частотой на разных стадиях возникновения и развития аварии. Для выявления причинно-следственных связей между этими событиями используют логико-графические методы анализа «деревьев событий» и «деревьев отказа».
При анализе «дерева отказов» выявляется комбинации отказов оборудования, инцидентов, ошибок персонала и нерасчетных внешних воздействий, приводящих к головному событию (аварийной ситуации). Метод используется для анализа возможных причин возникновения аварийной ситуации.
На рисунке 2.2 приведена схема «дерева отказов» для нежелательного события.
Рисунок 2.2 – Дерево отказов для нежелательного события – истечение сжиженного углеводородного газа на газонаполнительной станции
Расчет вероятностей для оператора “или” ведется по формуле:
Р(А)= П(1-Р(Аi))
Данные по отказам для событий необходимых для расчета события Р(1) берем в справочных данных [15].
P(1)=1-(1-0,0003) · (1- 1·10-6)=0,0003
Р(2)=1-(1-0,0001) · (1-0,001) · (1-0,0004)=0,0015
Р(3)= Р(1) · Р(2)=0,0003· 0,0015=4,5· 10-7
Р(4)=1-(1-0,00001) · (1- 4,5·10-7) · (1-0,0002) · (1-0,0004)=0,0006
Р(5)=1-(1-0,0003) · (1-0,002)=0,0023
Р(6)=1-(1-0,0006) · (1-0,0001) · (1-0,0023)=2,9·10-3 год-1.
По результатам проведенных расчетов выявлено, что вероятность возникновения главного события, истечение СУГ равна 2,9·10-3 год-1.
Учитывая характер поведения сжиженного пропана, построена блок-схема развития различных аварийных ситуаций в виде дерева событий (рисунок 2.3).
Рисунок 2.3 – Дерево событий возникновения аварийных ситуаций на газонаполнительной станции
На основе построения дерева событий разработаны сценарии развития ЧС. Среди которых выделяем наиболее вероятный, наиболее опасный, и сценарий вызывающий наихудшие экологические последствия, сценарии представлены ниже:
Наиболее вероятный сценарий: Разрушение (разгерметизация)
оборудования и выброс СУГ – Истечение СУГ без мгновенного воспламенения – Образование первичного парогазового облака – Рассеивание парогазового облака
Наиболее опасный: Разрушение (разгерметизация) оборудования и выброс СУГ – Истечение СУГ с мгновенным воспламенением – образованием «огненного шара».
Отрицательное экологическое воздействие: Разрушение (разгерметизация) оборудования и выброс СУГ – Истечение СУГ без мгновенного воспламенения – Образования пролива СУГ – Испарение и образование вторичного парогазового облака – Рассеивание парогазового облака.
Вероятный и опасный сценарий аварии на УГНС – разгерметизация автоцистерны при заправки ее пропаном.
Разгерметизация автоцистерны произошла в результате коррозии сварного шва и отказа системы регулирования. Возникла утечка СУГ через сварной шов. Образовалась взрывоопасная концентрация СУГ. Т. к. вся система находилась под высоким давлением, произошел выброс технологической среды в открытое пространство. В результате трения газа возникла искра и возгорание ГВС. За счет воздействия избыточного давления произошло ее полное разрушение с возникновением волн давления и образованием «огненного шара». В результате чего произошло воспламенение пролива. В результате воздействия высоких температур произошло возгорание административного здания УГНС.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
