Кількісна оцінка ризику аварій на об`єктах зберігання нафтопродуктів

Андрій Пчельников, к.ф.-м.н., Михайло Лісань, д.т.н., Валерій Сімакін, к.т.н., Сергій Сумської, Ірина Кручиніна, к.т.н., ФГУП «НТЦ« Промислова безпека »

Впровадження систем управління промисловою безпекою та ризик-менеджменту («управління ризиком») для підприємств нафтопродуктозабезпечення припускає використання кількісних методів оцінки ризику, які дозволяють розраховувати можливості та наслідки реалізації різних небезпек, пов'язаних з експлуатацією небезпечних виробничих об'єктів цього профілю. Фахівцями ФГУП «НТЦ« Промислова безпека »розроблено методичні основи кількісної оцінки ризику аварій для типової нафтобази, викладені основні етапи такого оцінювання, проведений порівняльний аналіз розрахункових показників ризику з рівнем існуючих небезпек техногенного характеру.

В даний час відповідно до Федерального закону «Про промислову безпеку небезпечних виробничих об'єктів» і нормативами Держгіртехнагляду Росії оцінка ризику аварій проводиться при розробці декларацій промислової безпеки (ДПБ). Однією з проблем декларування є недосконалість методик оцінки ризику, часто не враховують специфіку небезпечних виробничих об'єктів (СПО). У даній статті представлені методичні підходи, розроблені фахівцями ФГУП «НТЦ« Промислова безпека », для оцінки ризику аварій на об'єктах зберігання нафтопродуктів на прикладі типового об'єкта - Певекской нафтобази.

Небезпечний виробничий об'єкт «Певекская нафтобаза» розділений на три складові - Берегову майданчик, майданчик «Коса» і межплощадочний трубопровід. На нафтобазі є морський термінал для прийому і відвантаження нафтопродуктів (н / п). Загальна кількість зберігаються на об'єкті легкозаймистих і горючих рідин, у тому числі бензину, дизельного палива, палива ТС-1, гасу, масла - до 81000 т. На об'єкті - 57 резервуарів, найбільшими є резервуари об'ємом 3000 м3. Персонал нафтобази - 94 особи. Довколишній населений пункт з населенням 7 тис. чоловік перебуває від об'єкта на відстані 4 км.

Аналіз можливих сценаріїв розвитку аварій

1. Для розглянутої нафтобази основними факторами ризику аварій є:

складні природно-кліматичні умови експлуатації: полярна ніч, низькі температури, нерегулярне електропостачання, вітрові навантаження, сніговий покрив, обмерзання, хвильові навантаження, можливість підтоплення;

велика кількість резервуарів зберігання;

межплощадочная перекачування нафтопродуктів з наземного трубопроводу довжиною 1,5 км;

використання естакад наливу, роздавальних, де відбувається контакт н / п з атмосферним повітрям;

наявність морського терміналу для танкерного відпустки / прийому н / п;

нерегулярний відпустку н / п різними способами (автоцистерни, танкери, бочкотара).

низький рівень автоматизації: запірна арматура виконана в ручному виконанні.

2. На основі аналізу аварійності на об'єктах, що знаходяться в схожих кліматичних умовах, з близькими об'ємами зберігання і мають подібне обладнання, були обрані наступні типові наслідки аварій (у порядку убування ймовірності):

розливи нафтопродуктів як на суші, так і на водній поверхні;

пожежі проток н / п;

пожежі і вибухи в резервуарах;

горіння парів бензину у відкритому просторі при високих літніх температурах;

«Вогняні кулі» при пожежі на автомобільних цистернах з бензином, які розглядалися як можлива ескалація аварії при тривалому перебуванні автоцистерни в відкритому полум'ї.

3. Вражаючими факторами розглянутих аварій є:

ударна хвиля;

теплове випромінювання і гарячі продукти горіння;

відкрите полум'я і палаючі нафтопродукти;

токсичні продукти горіння;

осколки зруйнованого обладнання, обвалення будинків і конструкцій.

4. За величиною вірогідних зон дії вражаючих факторів на персонал об'єкта та обладнання найбільш небезпечними сценаріями є наступні:

велика пожежа протоки з виходом нафтопродуктів за межі обвалування резервуару РВС-3000;

горіння хмари парів бензину в повітрі;

потрапляння автоцистерни з бензином у відкрите полум'я та освіта «вогненної кулі».

Найбільш ймовірні сценарії аварій з виникненням полум'я на нафтобазах можуть відбуватися за такою схемою: пошкодження технологічного трубопроводу (арматури) або відмову насоса → розлив н / п → пожежа протоки.

5. У максимальну гіпотетичну аварію можуть бути залучені наступні кількості небезпечних речовин:

при протоці бензину на поверхню води - до 22 т;

при пожежі протоки на РВС-3000 - до 2536,5 т бензину, дизельного або палива ТС-1;

при горінні парів бензину в хмарі може перебувати до 1 т н / п;

при виникненні «вогненної кулі» на автоцистерні - до 10,5 т бензину.

Зони дії вражаючих факторів при цьому становлять:

для «вогненної кулі» -100-250 м;

при дрейфі хмари зі збереженням здатності до займання - до 350 м;

при пожежі протоки - десятки метрів від кордону протоки.

Серед наслідків не враховувалося забруднення повітря продуктами горіння при пожежах і вибухах, забруднення води н / п і осколкове поразку.

Розрахунки вірогідних зон дії вражаючих факторів були проведені з використанням методик, рекомендованих Держнаглядохоронпраці України [1] для проведення аналізу ризику небезпечних виробничих об'єктів. Серед них «Методика оцінки наслідків аварійних вибухів паливно-повітряних сумішей» (РД 03-418-01); ГОСТ 12.3.047-98 ССБТ «Пожежна безпека технологічних процесів. Загальні вимоги. Методи контролю ».

Вітчизняна нормативна база не має в своєму розпорядженні методичним керівництвом, що дозволяє враховувати особливості розсіювання аварійних викидів парогазових хмар важчий за повітря. Тому в розрахунках було використано Керівництво з оцінки індустріальних небезпек (Techniques for Assessing Industrial Hazards: a Manual. World Bank Tech. Paper No. 55, The World Bank Group, 1988).

Дане Керівництво дозволяє визначити кількість парів н / п, що беруть участь у створенні вражаючих факторів, і розміри хмари паливоповітряної суміші при його розсіюванні до нижньої концентраційної межі займання.

Розглянута модель розсіювання описує нестаціонарне, турбулентний протягом неоднорідного потоку атмосферного повітря, що переносить речовину (домішка), в тому числі і відмінне по щільності від навколишнього повітря з-за різниці молекулярних мас і / або наявності аерозолю і / або охолодження. Ця модель враховує такі характерні особливості, якими володіє поширення важких газів, як наявність негативної сили плавучості і придушення турбулентного обміну в хмарі газу. Обидва ці фактори послаблюють розсіювання речовини у вертикальному напрямку, в той час як в горизонтальному напрямку, навпаки, спостерігається додаткове розтікання речовини.

Для розрахунку витоків при розгерметизації межплощадочного трубопроводу використовувалися методи, аналогічні наведеним у [1].

6. Ймовірні зони ураження і руйнування при максимальній гіпотетичної аварії не виходять за межі 500-метрової санітарно-захисної зони (СЗЗ) об'єкта, тому загибель населення прилеглих населених пунктів при аваріях на нафтобазі вкрай малоймовірна. Кількість постраждалих з числа персоналу при найбільш небезпечних сценаріях аварії може досягати 10 осіб. При найбільш ймовірні сценарії аварії кількість постраждалих не перевищить 1 - 2 чол.

Оцінка ймовірності виникнення аварій

Використовуючи узагальнені статистичні дані [1], була визначена частота виникнення аварій на різних складових декларованого об'єкта для різного устаткування (див. табл.1). Аналіз цих даних показує, що найбільш ймовірними є аварії в насосних / роздавальних.

При визначенні частоти виникнення аварій для різного типу основного обладнання розглянутої нафтобази, в якій звертаються нафтопродукти, враховувалися:

кількість обладнання і протяжність трубопроводів;

частота виникнення ініціюючого події або того чи іншого результату.

Слід зазначити, що при використанні статистичних даних з літературних джерел необхідно оцінювати ступінь їх достовірності, розуміючи, що такі дані, як правило, дають лише порядок величини.

Розрахунок показників ризику

За допомогою розробленого в ФГУП «НТЦ« Промислова безпека »програмного забезпечення, що дозволяє визначати кількісні показники ризику аварій, для кожної складової об'єкту були розглянуті можливі сценарії конкретних аварій в залежності від пори року, швидкості і напряму вітру, часу доби. Усього було проаналізовано близько 300 тис. конкретних реалізацій сценаріїв. У результаті визначено просторовий розподіл потенційного територіального ризику, що показує частоту реалізації вражаючого фактора, що призводить до смертельного для людини результату (рік-1) як на території декларованого об'єкта, так і на прилеглих площах. Поле потенційного територіального ризику представлено на рис. 1, з якого випливає, що найбільший потенційний ризик виникнення смертельних вражаючих чинників спостерігається в районі резервуарних парків (більше 10-4 рік-1). За межами резервуарних парків потенційний ризик виникнення смертельного вражаючого фактора складає 10-6 - 10-4 рік-1 для Берегові споруд і дамби, по якій проходить межплощадочний трубопровід. На Косі існують зони з потенційним ризиком 10-9 - 10-6 рік-1, вони розташовані над водною акваторією, їх наявність обумовлена ​​можливістю утворення хмар парів бензину і подальшого їх згоряння.

На основі отриманого просторово-часового розподілу потенційного ризику, а також, розподілу персоналу на території декларованого об'єкта, визначені колективні ризики загибелі різних категорій людей (див. табл. 2). При цьому, в категорію «третіх осіб» у табл. 2 включені одержувачі н / п і екіпажі танкерів, що доставляють н / п на нафтобазу.

Середній індивідуальний ризик загибелі персоналу складає 1,5 · 10-4 рік-1, третіх осіб - 5,3 · 10-6 рік-1.

Отримані значення частоти ураження персоналу (1/год) (рис. 2) показують, що найбільш велика аварія для персоналу з загибеллю не менше 10 чоловік має ймовірність 4,4 × 10-4 рік-1.

Для нафтобази був визначений і очікуваний матеріальний збиток від аварій. Збиток від втрати основних виробничих фондів може скласти близько 50 тис. рублів на рік і включає в себе вартість зруйнованого обладнання. Однак основний збиток слід очікувати від втрати нафтопродуктів, у грошовому вираженні він на порядок буде перевершувати збиток від втрати обладнання. Для декларованого об'єкта очікуваний збиток від втрати нафтопродуктів буде складати близько 500 тис. рублів на рік (у припущенні про повне вигорання н / п при пожежі).

Список літератури

1.Методичні рекомендації зі складання декларації промислової безпеки небезпечного виробничого об'єкта (РД 03-357-00).

2.РД «Методичне керівництво з оцінки ступеня ризику аварій на магістральних нафтопроводах», (затв. АК «Транснефть» 30.12.99 наказом № 152, погоджено Держнаглядохоронпраці України, 1999)

3.Сучков В.П., Ралюк В.В. Аналіз причин і наслідків пожеж у резервуарних парках ПЕК і заходи щодо їх усунення. У кн.: Безпека в нафтогазовому комплексі. Матеріали конференції. М.: 27 квітня 2000 стор 69.

4.Стратегіческіе ризики НС: оцінка і прогноз. Матеріали 8 Всеросійської науково-практичної конференції з проблем захисту населення і територій від НС. 15-16 квітня 2003 р. / МНС Росії. -М.: Тріада, Лтд, 2003.

5.Офіціальний сайт Державтоінспекції СВБ МВС РФ [http://www.gibdd.ru].

6.Офіціальний сайт Державного комітету РФ за статистикою [http://www.gks.ru/].

7.Регіони Росії. Соціально-економічні показники. 2002: Р32 Стат.сб. / Держкомстат Росії. - М., 2002. - 863 с.