Материал: Исследование проблемы оценки промышленной безопасности газофракционирующей установки

                                                                                  (6)

q' - удельная теплота сгорания ПГФ, Мдж/кг;

А - работа адиабатического расширения, кДж;

                                                                       (7)

Для практического определения энергии адиабатического расширения ПГФ можно воспользоваться формулой

А = β1PV'                                                                                                            (8)

β1 - может быть принято по табл.

Таблица 4 - Значение коэффициента β1 в зависимости от показателя адиабаты среды и давления в технологическом блоке

- регламентированное абсолютное давления в блоке, МПа;' - геометрические объемы ПГФ в системе, блоке, м3;

Е2 - энергия сгорания ПГФ, поступившей к разгерметизированному участку от смежных объектов (блоков), кДж:

                                                                                                                  (9)

Для i-го потока

Gi' = ρi'wi'Si'τi, где                                                                        (10)

ρi - плотность ПГФ при нормальных условиях (Р = 0,1 МПа и t0 = 20

°С) по i-м поступающим в него при АРБ потокам;- площадь сечения, через которое возможно истечение ПГФ или при АРБ;

τi - время с момента АРБ до полного срабатывания отключающей аварийный блок арматуры;' - скорость истечения ПГФ в рассматриваемый блок из смежных блоков;

 ,где                                                                                        (11)

'i - удельный объем ПГФ (в реальных условиях);

2. По значениям общих энергетических потенциалов взрывоопасности Е определяются величины приведенной массы и относительного энергетического потенциала, характеризующих взрывоопасность технологических блоков.

.1 Общая масса горючих паров (газов) взрывоопасного парогазового облака m, приведенная к единой удельной энергии сгорания, равной 46000 кДж/кг:

                                                                                                           (12)

2.2 Относительный энергетический потенциал взрывоопасности Qв технологического блока находится расчетным методом по формуле:

                                                                                      (13)

По значениям относительных энергетических потенциалов Qв и приведенной массе парогазовой среды m осуществляется категорирование технологических блоков. Показатели категорий приведены в табл. 3

Таблица 5 - Показатели категорий взрывоопасности технологических блоков

Расчет энергетического потенциала на примере самого опасного блока № 2

Е = Е1' + Е2

Е1' = G1' q' + A

q'=50345,38 кДж/кг

P=P0+Pизб =20*9,81*10-2 +0,1=2,062 МПа

T=T1*(P0/P)(k-1)/k=423*(0,1/2,062)(1,27-1)/1,27=222,34 k'=(2,062/0,1)*(426/423)*222,34=4617 м3

ρ0'=1,9686*(0,1/2,062)(1/1,27)=0,1817 кг/м3'=4617*0б1817=838,9 кг

β1=1,978=1,978*2,062*106*426=1,73*106 кДж

Е1'=838,9*50345,38+1,73*106=44*106 кДж'=((2*1,27*3,63*106)/(2,27*19,5))1/2=456,4 м/с

G'=19,5*456,4*0,00785*50=3493 кг

Е2=3493*50345,38=1,76*108 кДж

Е=6,7*107+1,76*108=243*106 кДж

m=243*106/4,6*104=5283 кг

Qв=(1/16,534)*(243*106)1/3=37,74

По аналогии ведется расчет других технологических блоков.

Данные по взрывоопасности технологических блоков приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Характеристика взрывоопасности технологических блоков

2.4 Оценка частоты исходных событий

Частота исходной аварийной ситуации необходима для расчета частоты реализации каждого сценария аварийной ситуации с учетом вероятности по каждому событию.

В данном случае оценка вероятности реализации сценариев развития аварийных ситуаций проводятся с использованием метода анализа «деревьев событий».

Таблица 7 - Краткое описание сценариев аварийных ситуаций при полной и частичной разгерметизации.

2.5 Анализ «дерева событий»

.5.1 Краткое описание сценариев аварийных ситуаций

Анализ «дерева событий» - алгоритм построения последовательности событий, исходящих из основного события (аварийной ситуации) - используется для анализа условий аварийной ситуации (сценариев ситуации) в том числе оценки вероятности реализации поражающих факторов.

На данном объекте возможны следующие виды аварий:

) факельное горение;

) взрыв топливно-воздушной смеси;

) пожар пролива;

) «огненный шар»;

Инициирующими событиями аварий являются частичная или полная разгерметизация оборудования.

Факельное горение, пожар пролива, а также «огненный шар» может привести к тепловому воздействию на персонал, оборудование и строительные конструкции.

Взрыв топливно-воздушных смесей в открытом пространстве может привести к разрушению помещений и оборудования, поражению ударной воздушной волной персонала, поражению различной степени зданий и сооружений, расположенных в пределах опасных зон.

Виды аварий:

)        дефлаграция топливно-воздушной смеси;

)        тепловое излучение (воздействие УВВ).

«Дерево событий» при аварии трубопровода паровой фазы СУГ при его частичной и полной разгерметизации

2.5.2 Оценка вероятности реализации аварийных ситуаций и сценариев их дальнейшего развития

Частота реализации каждого сценария аварии рассчитывается путём умножения частоты аварийной ситуации на вероятность каждого события.

Таким образом, частота возникновения инициирующих событий при аварии на данном объекте составили:

Таблица 8 - Частота реализации сценариев аварий на объекте ГФУ при полной и частичной разгерметизации.

.5.3 Оценка частоты исходных событий (аварийной ситуации) методом анализа «дерева отказов».

При анализе «дерева отказов выявляются комбинации отказов (неполадок) оборудования, ошибок персонала и иных воздействий, приводящих к основному событию (аварийной ситуации).

2.5.4 Методика определения параметров ударной волны при взрыве резервуара в очаге пожара и теплового излучения при возникновении «огненного шара»

Расчет осуществляется в соответствии с методикой «Обеспечение пожарной безопасности объектов хранения и переработки СУГ»

Интенсивность теплового излучения "огненного шара" q, кВт · м-2, рассчитывается по формуле

= Ef · Fq · t                                                                                     (14)

где Ef - среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт · м-2;- угловой коэффициент облученности; t - коэффициент пропускания атмосферы.

Величину Ef определяют на основе имеющихся экспериментальных данных. Допускается принимать Ef равной 450 кВт · м-2.

Значение Fq находят по формуле

                                                        (15)

где Н - высота центра "огненного шара", м;- эффективный диаметр "огненного шара", м;- расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром "огненного шара", м.

Эффективный диаметр "огненного шара" Ds определяют по формуле

                                                                                  (16)

где т - масса горючего вещества, кг.

Величину Н определяют в ходе специальных исследований. Допускается принимать величину Н равной Ds/2.

                                                                                   (17)

Коэффициент пропускания атмосферы t рассчитывают по формуле

                                                   (18)

Расчет:

V=426 (м3)

ρ= 1,55(кг/м3)- плотность пропана.

Ds=79,4161 (м) - эффективный диаметр.

H= 39,70805(м) - высота центра огненного шара

ts=11,24253 (c)- время существования шара

Таблица 9 - Основные результаты расчёта вероятных зон действия поражающих факторов при возникновении «огненного шара».

1,2*105 - ожог первой степени.

,2*105 - ожог второй степени.

,2*105 - ожог третьей степени.

.6 Предложения по внедрению мер, направленных на уменьшение риска возникновения аварии

В большинстве случаев первоочередными мерами обеспечения безопасности, как правило, являются меры предупреждения аварии. Выбор планируемых для внедрения мер безопасности имеет следующие приоритеты:

―      меры по уменьшению вероятности возникновения аварийной ситуации, включающие:

―      меры по уменьшению вероятности возникновения инцидента;

―      меры по уменьшению вероятности перерастания инцидента в аварийную ситуацию;

―      меры по уменьшению тяжести последствий аварии, которые, в свою очередь, имеют следующие приоритеты:

―      меры, предусматриваемые при проектировании опасного объекта (например, выбор несущих конструкций, запорной арматуры);

―      меры, относящиеся к системам противоаварийной защиты и контроля (например, применение газоанализаторов );

―      меры, касающиеся готовности эксплуатирующей организации к локализации и ликвидации последствий аварий.

Основные организационно-технические мероприятия, направленные на уменьшение риска аварий:

―      качественное обучение персонала вопросам профессиональной деятельности и промышленной безопасности, организация его допуска к работе и своевременная аттестация;

―      поддержание в постоянной готовности сил и средств аварийно-ремонтной службы к ликвидации последствий аварийных ситуаций;

―      разработка "Декларации промышленной безопасности ОПО" и "Плана локализации и ликвидации аварийных ситуаций";

―      проведение экспертизы промышленной безопасности (проектов, зданий, технологических устройств, декларации, иных документов);

―      разработка средств световой и звуковой сигнализации;

―      оснащение оборудования средствами блокировок;

―      оснащение производства более современными газоанализаторами, средствами душирования и пожаротушения;