Андрей Пчельников, к.ф.-м.н., Михаил Лисанов, д.т.н.,Валерий Симакин, к.т.н., Сергей Сумской, Ирина Кручинина, к.т.н., ФГУП «НТЦ«Промышленная безопасность»
Внедрениесистем управления промышленной безопасностью и риск-менеджмента («управленияриском») для предприятий нефтепродуктообеспечения предполагает использованиеколичественных методов оценки риска, позволяющих рассчитывать возможности ипоследствия реализации различных опасностей, связанных с эксплуатацией опасныхпроизводственных объектов этого профиля. Специалистами ФГУП «НТЦ «Промышленнаябезопасность» разработаны методические основы количественной оценки рискааварий для типовой нефтебазы, изложены основные этапы такого оценивания,проведен сравнительный анализ расчетных показателей риска с уровнемсуществующих опасностей техногенного характера.
Внастоящее время в соответствии с Федеральным законом «О промышленнойбезопасности опасных производственных объектов» и нормативами ГосгортехнадзораРоссии оценка риска аварий проводится при разработке деклараций промышленнойбезопасности (ДПБ). Одной из проблем декларирования является несовершенствометодик оценки риска, часто не учитывающих специфику опасных производственныхобъектов (ОПО). В данной статье представлены методические подходы,разработанные специалистами ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», для оценкириска аварий на объектах хранения нефтепродуктов на примере типичного объекта -Певекской нефтебазы.
Опасныйпроизводственный объект «Певекская нефтебаза» разделен на три составляющие –Береговую площадку, площадку «Коса» и межплощадочный трубопровод. На нефтебазеимеется морской терминал для приема и отгрузки нефтепродуктов (н/п). Общееколичество хранящихся на объекте легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, втом числе бензина, дизельного топлива, топлива ТС-1, керосина, масла – до 81000т. На объекте – 57 резервуаров, самыми крупными являются резервуары объемом3000 м3. Персонал нефтебазы – 94 человека. Близлежащий населенный пункт снаселением 7 тыс. человек находится от объекта на расстоянии 4 км.
Анализ возможных сценариев развития аварий
1.Для рассматриваемой нефтебазы основными факторами риска аварий являются:
сложныеприродно-климатические условия эксплуатации: полярная ночь, низкие температуры,нерегулярное электроснабжение, ветровые нагрузки, снежный покров, обледенение,волновые нагрузки, возможность подтопления;
большоеколичество резервуаров хранения;
межплощадочнаяперекачка нефтепродуктов по наземному трубопроводу длиной 1,5 км;
использованиеэстакад налива, раздаточных, где происходит контакт н/п с атмосферным воздухом;
наличиеморского терминала для танкерного отпуска/приема н/п;
нерегулярныйотпуск н/п различными способами (автоцистерны, танкеры, бочкотара).
низкийуровень автоматизации: запорная арматура выполнена в ручном исполнении.
2.На основе анализа аварийности на объектах, находящихся в похожих климатическихусловиях, с близкими объемами хранения и имеющих сходное оборудование, быливыбраны следующие типичные последствия аварий (в порядке убывания вероятности):
разливынефтепродуктов как на суше, так и на водной поверхности;
пожарыпроливов н/п;
пожарыи взрывы в резервуарах;
горениепаров бензина в открытом пространстве при высоких летних температурах;
«огненныешары» при пожаре на автомобильных цистернах с бензином, которые рассматривалиськак возможная эскалация аварии при длительном нахождении автоцистерны воткрытом пламени.
3.Поражающими факторами рассмотренных аварий являются:
ударнаяволна;
тепловоеизлучение и горячие продукты горения;
открытоепламя и горящие нефтепродукты;
токсичныепродукты горения;
осколкиразрушенного оборудования, обрушения зданий и конструкций.
4.По величине вероятных зон действия поражающих факторов на персонал объекта иоборудование наиболее опасными сценариями являются следующие:
крупныйпожар пролива с выходом нефтепродуктов за пределы обвалования резервуараРВС-3000;
горениеоблака паров бензина в воздухе;
попаданиеавтоцистерны с бензином в открытое пламя и образование «огненного шара».
Наиболеевероятные сценарии аварий с возникновением пламени на нефтебазах могутпроисходить по следующей схеме: повреждение технологического трубопровода(арматуры) или отказ насоса → разлив н/п → пожар пролива.
5.В максимальную гипотетическую аварию могут быть вовлечены следующие количестваопасных веществ:
припроливе бензина на поверхность воды – до 22 т;
припожаре пролива на РВС-3000 - до 2536,5 т бензина, дизельного или топлива ТС-1;
пригорении паров бензина в облаке может находиться до 1 т н/п;
привозникновении «огненного шара» на автоцистерне - до 10,5 т бензина.
Зоныдействия поражающих факторов при этом составляют:
для«огненного шара» -100-250 м;
придрейфе облака с сохранением способности к воспламенению - до 350 м;
припожаре пролива - десятки метров от границы пролива.
Средипоследствий не учитывалось загрязнение воздуха продуктами горения при пожарах ивзрывах, загрязнение воды н/п и осколочное поражение.
Расчетывероятных зон действия поражающих факторов были проведены с использованиемметодик, рекомендованных Госгортехнадзором России [1] для проведения анализариска опасных производственных объектов. Среди них «Методика оценки последствийаварийных взрывов топливно-воздушных смесей» (РД 03-418-01); ГОСТ 12.3.047-98ССБТ «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методыконтроля».
Отечественнаянормативная база не располагает методическим руководством, позволяющимучитывать особенности рассеяния аварийных выбросов парогазовых облаков тяжелеевоздуха. Поэтому в расчетах было использовано Руководство по оценкеиндустриальных опасностей (Techniques for Assessing Industrial Hazards: aManual. World Bank Tech. Paper No. 55, The World Bank Group, 1988).
ДанноеРуководство позволяет определить количество паров н/п, участвующих в созданиипоражающих факторов, и размеры облака топливовоздушной смеси при его рассеяниидо нижнего концентрационного предела воспламенения.
Рассматриваемаямодель рассеяния описывает нестационарное, турбулентное течение неоднородногопотока атмосферного воздуха, переносящего вещество (примесь), в том числе иотличное по плотности от окружающего воздуха из-за разности молекулярных масси/или наличия аэрозоля и/или охлаждения. Эта модель учитывает такие характерныеособенности, которыми обладает распространение тяжелых газов, как наличиеотрицательной силы плавучести и подавление турбулентного обмена в облаке газа.Оба эти фактора ослабляют рассеяние вещества в вертикальном направлении, в товремя как в горизонтальном направлении, наоборот, наблюдается дополнительноерастекание вещества.
Длярасчета утечек при разгерметизации межплощадочного трубопровода использовалисьметоды, аналогичные приведенным в [1].
6.Вероятные зоны поражения и разрушения при максимальной гипотетической аварии невыходят за границы 500-метровой санитарно-защитной зоны (СЗЗ) объекта, поэтомугибель населения близлежащих населенных пунктов при авариях на нефтебазе крайнемаловероятна. Количество пострадавших из числа персонала при наиболее опасныхсценариях аварии может достигать 10 человек. При наиболее вероятных сценарияхаварии количество пострадавших не превысит 1 – 2 чел.
Оценка вероятности возникновения аварий
Используяобобщенные статистические данные [1], была определена частота возникновенияаварий на различных составляющих декларируемого объекта для различногооборудования (см. табл.1). Анализ этих данных показывает, что наиболеевероятными являются аварии в насосных/раздаточных.
Таблица 1. Частота аварий с возникновением поражающих факторов – взрывов, пожаров, «огненных шаров» |
Тип оборудования | Частота, год-1 |
Трубопроводы | 0,0007 |
Резервуары | 0,005 |
Насосные | 0,012 |
Эстакады и колонки | 0,002 |
Всего по объекту | 0,036 |
Приопределении частоты возникновения аварий для различного типа основногооборудования рассматриваемой нефтебазы, в котором обращаются нефтепродукты,учитывались:
количествооборудования и протяженность трубопроводов;
частотавозникновения инициирующего события или того или иного исхода.
Следуетотметить, что при использовании статистических данных из литературныхисточников необходимо оценивать степень их достоверности, понимая, что такиеданные, как правило, дают лишь порядок величины.
Расчет показателей риска
Спомощью разработанного в ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» программногообеспечения, позволяющего определять количественные показатели риска аварий,для каждой составляющей объекта были рассмотрены возможные сценарии конкретныхаварий в зависимости от времени года, скорости и направления ветра, временисуток. Всего было проанализировано около 300 тыс. конкретных реализацийсценариев. В результате определено пространственное распределение потенциальноготерриториального риска, показывающее частоту реализации поражающего фактора,приводящего к смертельному для человека исходу (год-1) как на территориидекларируемого объекта, так и на прилегающих площадях. Поле потенциальноготерриториального риска представлено на рис. 1, из которого следует, чтонаибольший потенциальный риск возникновения смертельных поражающих факторовнаблюдается в районе резервуарных парков (более 10-4 год-1). За пределамирезервуарных парков потенциальный риск возникновения смертельного поражающегофактора составляет 10-6 – 10-4 год-1 для Береговых сооружений и дамбы, покоторой проходит межплощадочный трубопровод. На Косе существуют зоны спотенциальным риском 10-9 – 10-6 год-1, они расположены над водной акваторией,их наличие обусловлено возможностью образования облаков паров бензина ипоследующего их сгорания.
Наоснове полученного пространственно-временного распределения потенциальногориска, а также, распределения персонала на территории декларируемого объекта,определены коллективные риски гибели различных категорий людей (см. табл. 2).При этом, в категорию «третьих лиц» в табл. 2 включены получатели н/п и экипажитанкеров, доставляющих н/п на нефтебазу.
Таблица 2. Коллективный риск (возможное число пострадавших в год) при возникновении аварий на Певекской нефтебазе |
Категория людей | Составляющая декларируемого объекта или прилегающая территория | Число пострадавших, чел./год |
Персонал | Береговые сооружения | 0,0075 |
| Коса | 0,0046 |
| Межплощадочный трубопровод | 0,0019 |
| Весь объект | 0,014 |
Третьи лица | Весь объект | 0,0025 |
Все категории | Общий коллективный риск | 0,0165 |
Среднийиндивидуальный риск гибели персонала составляет 1,5·10-4 год-1, третьих лиц -5,3·10-6 год-1.
Полученныезначения частоты поражения персонала (1/год) (рис. 2) показывают, что наиболеекрупная авария для персонала с гибелью не менее 10 человек имеет вероятность4,4 ×10-4 год-1.
Длянефтебазы был определен и ожидаемый материальный ущерб от аварий. Ущерб отпотери основных производственных фондов может составить около 50 тыс. рублей вгод и включает в себя стоимость разрушенного оборудования. Однако основнойущерб следует ожидать от потери нефтепродуктов, в денежном выражении он напорядок будет превосходить ущерб от потери оборудования. Для декларируемогообъекта ожидаемый ущерб от потери нефтепродуктов будет составлять около 500 тыс.рублей в год (в предположении о полном выгорании н/п при пожаре).
Список литературы
1.Методическиерекомендации по составлению декларации промышленной безопасности опасногопроизводственного объекта (РД 03-357-00).
2.РД«Методическое руководство по оценке степени риска аварий на магистральныхнефтепроводах», (утв. АК «Транснефть» 30.12.99 приказом №152, согласованоГосгортехнадзором России,1999)
3.СучковВ.П., Ралюк В.В. Анализ причин и последствий пожаров в резервуарных парках ТЭКи меры по их устранению. В кн.: Безопасность в нефтегазовом комплексе. Материалыконференции. М.: 27 апреля 2000 г. стр. 69.
4.Стратегическиериски ЧС: оценка и прогноз. Материалы 8 Всероссийской научно-практическойконференции по проблемам защиты населения и территорий от ЧС. 15-16 апреля 2003г. / МЧС России. –М.: Триада, Лтд, 2003.
5.Официальныйсайт Госавтоинспекции СОБ МВД РФ [http://www.gibdd.ru].
6.Официальныйсайт Государственного комитета РФ по статистике [http://www.gks.ru/].
7.РегионыРоссии. Социально-экономические показатели. 2002:Р32 Стат.сб. / ГоскомстатРоссии. – М., 2002. – 863 с.