Разработка инженерных решений по обеспечению пожарной безопасности технологии хранения нефтепродуктов на нефтебазе ООО «АНП – Центр» в

Практика использования  резервуаров для хранения нефти  и нефтепродуктов  известна в  России с 19 века. Так, в 1878 г был пущен в эксплуатацию первый герметичный вертикальный резервуар для хранения нефти. Появление вертикальных резервуаров тесно связано с именем выдающегося русского инженера В.Г. Шухова, по проектам которого были сооружены первые стальные резервуары для хранения нефти, керосина и бензина, а затем и первые нефтебазы для снабжения потребителей нефтепродуктами. С этого момента в России возникла проблема противопожарной защиты технологий хранения нефти и нефтепродуктов. Развитие градостроительства в России привело к тому, что многие взрыво-пожароопасные предприятия, в том числе более 500 нефтебаз, оказались в черте плотной городской застройки на огражденных производственных площадках. Из них 321 объект хранения больших масс нефтепродуктов находится в промышленных районах и 54 - в жилых районах или центре городов, причем 20 - рядом с железнодорожными вокзалами. В непосредственной близости к жилым и общественным зданиям находится 38,4 % нефтебаз. Производственные фонды нефтебаз, расположенных в городах, сильно изношены, а 90 нефтебаз построены вначале века. Все это создает реальные предпосылки для возникновения чрезвычайных ситуаций.

Резервуарный парк нефтепродуктообеспечения России, вместимостью около 22,5 млн. м³, включает в себя более 20000 резервуаров различной конструкции. Анализ распределения емкостей резервуарного парка показывает, что в практике наибольшее распространение получили резервуары вместимостью 100-700 м³. Однако в период реконструкции резервуарных парков, происходит увеличение их емкости за счет строительства резервуаров вместимостью 1000-5000 м³, а в последнее время -10000, 20000, 30000 м³, что, безусловно, увеличивает пожарную нагрузку объекта.

Проблема повышения  промышленной безопасности резервуаров  обострилась в связи с рядом  обстоятельств, возникших в России в новых экономических условиях. По данным ЦНИИПСК им. Н.П. Мельникова, в настоящее время 90 % эксплуатируемых резервуарных парков превысили нормативный срок эксплуатации (20 лет).

Проблема противопожарной  защиты резервуаров принимает еще  более острый характер и в связи  с тем, что по зарубежным источникам, за последние 10 лет происходило десятикратное  возрастание стоимости хранимого в резервуаре продукта, что в случае пожара и влечет за собой значительный материальный ущерб.

Таким образом, рост размеров резервуаров, резервуарных парков и  других производственных сооружений, повышение производительности и  всемерная интенсификация технологических процессов, уплотнение застройки с сокращением расстояний между сооружениями увеличивает вероятность возникновения пожара и масштабы тяжелых его последствий. 

Учитывая, что обеспечение  пожарной безопасности объектов хранения нефти и нефтепродуктов связано с сохранением человеческих жизней и снижением материального ущерба, можно сказать, что проблема обеспечения безопасности эксплуатации резервуарных парков является достаточно актуальной.

В дипломном проекте  рассмотрены особенности технологического процесса резервуарного парка на примере филиала №1 Екатеринбургской нефтебазы ООО «АНП – Центр» в поселке Шабры, проанализирована взрывопожароопасность обращающихся в производстве веществ и материалов, их физико-химические свойства. Дана оценка конструктивного исполнения устройств и элементов оборудования, связанного с эксплуатацией резервуарного парка, самих резервуаров, в связи с тем, что резервуары являются наиболее  пожаровзрывоопасными объектами из числа всех сооружений и оборудования нефтебазы.

Существующее в настоящее  время различного рода инструкции и  другие нормативные документы по определению экономической эффективности  новой техники, пожарно-профилактических мероприятий, не позволяют дать достаточно полной экономической оценки применения тех или иных систем противопожарной защиты объекта. В связи с этим необходимо комплексно оценивать всю систему противопожарной защиты объекта в целом.

На практике противопожарную  защиту объектов в различных регионах отрасли осуществляется по традициям, во многом по аналогии с другими идентичными объектами. Это не дает должного экономического эффекта от внедрения предлагаемых технических решений. Необходимость и целесообразность принятия и осуществления любых технических решений противопожарной защиты должны оцениваться как технически, так и экономически с максимально возможным учетом всех аспектов защищаемого объекта. В связи с этим, в дипломном проекте принята разработка оценки эффективности и экономической целесообразности применения различных систем противопожарной защиты резервуаров на нефтебазе ООО «АНП – Центр» п. Шабры.

В дипломном проекте  исследованы статистические данные о пожарах на подобных объектах, практической работы отдельного оборудования, установленного на резервуарах нефтебазы. Выявлены недостатки в устройстве, с учетом имеющихся передовых, прогрессивных идей конструкций и технических решений, исключающих эти недостатки. Предложены наиболее эффективные технические решения, которые позволят снизить пожаровзрывоопасность процесса хранения нефтепродуктов в условиях уральского климата, с соблюдением действующих нормативных актов в области обеспечения пожарной безопасности.

 

 

 

 

 

1. ОЦЕНКА СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И АНАЛИЗ СТАТИСТИЧЕСКИХ ДАННЫХ ПО АВАРИЙНОСТИ РЕЗЕРВУАРНЫХ ПАРКОВ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

 

Резервуарные парки  являются одним из основных технологических  сооружений нефтебаз, нефтепромыслов, нефтеперерабатывающих заводов. До 1945 года все резервуарные парки на нефтебазах или других нефтяных хозяйствах – потребителях нефтепродуктов, состояли в основном из металлических клепанных резервуаров вертикального и горизонтального типов. С устройством нефтебаз в практике резервуаростроения отличается тенденция к увеличению объема резервуаров. За рубежом, например, первый резервуар вместимостью 100 тыс. м³ был построен в Японии в 1963 году, вместимостью 150 тыс. м³ во Франции в 1972 году, 160 тыс. м³ на острове Харк в Иране в 1968 году. Прогресс в резервуаростроении  как у нас, так и за рубежом стал возможен благодаря резкому улучшению качества сталей и совершенствования технологии их устройства. Необходимость увеличения единичной вместимости резервуаров диктуется и экономическими показателями, в некоторых случаях этого требует и технология. Для строительства резервуарного парка заданного объема при комплектовании его резервуарами большей единичной вместимости требуется значительно меньшая территория, чем для парка, оснащенного резервуарами небольшой вместимости.

Данная тенденция, как  показывает практика, ведет к увеличению пожарной опасности этих объектов, причем, одно из направлений профилактических мероприятий работников пожарной охраны  - снижение количества горючего (замещение его менее пожароопасным)  в производстве или технологической установке, автоматически исключается. Существенно отличаются и методы борьбы с пожарной опасностью в резервуарах, способы тушения пожаров и последствия от них.

Несмотря на применение устройств, сокращающих потери нефтепродуктов и образование горючих паровоздушных смесей над зеркалом жидкости в стальных вертикальных резервуарах, переход на автоматические системы управления процессом хранения, позволяющие снизить опасность травмирования и гибели людей при их обслуживании, и других мероприятий, направленных на снижение пожаровзрывоопасности резервуаров и резервуарных парков, пожары согласно статистических данных все еще не редкость. Ниже приведены некоторые данные о пожарах на нефтяных и нефтеперерабатывающих предприятиях по данным ИТАР-ТАСС:  - 6 июня 2000 года на Тульской нефтебазе вспыхнул пожар, которому был присвоен третий номер сложности. Загорелась цистерна, в которой было 15 тонн горючего. Никто не пострадал. - 18 августа 2000 года  на территории Московского нефтеперерабатывающего  завода произошел пожар, площадь  возгорания которого составила 400 кв. м. Жертв не было. - 4 января 2002 года на  Московском нефтеперерабатывающем  заводе на одной из установок  вспыхнул пожар. Ему был присвоен  самый высокий пятый номер  сложности. В результате пожара  пострадали 4 человека. - 3 ноября 2002 года в Омске при взрыве и пожаре на одном из резервуаров ОАО "Транссибнефть" погибли 2 человека и двое получили тяжелые ожоги.  - 9 января 2003 года в Пермской области в результате взрыва резервуара с нефтью емкостью 400 куб. м. 3 человека погибли. - 6 мая 2003 года в Краснодарском крае произошло возгорание четырех цистерн с нефтепродуктами в районе Афипского нефтеперерабатывающего завода. Никто не пострадал. - 8 января 2004 года в  Мурманске вспыхнул пожар на  насосной станции нефтебазы. Пострадавших  не было. - 5 июня 2004 года в Ставропольском крае на нефтеперекачивающей станции произошел взрыв емкости с 5 тыс. тонн нефти. Жертв ни среди персонала, ни среди пожарных нет. - 25 ноября 2004 года в  Ставропольском крае на нефтехранилище  загорелась емкость с 5 тыс.  тонн нефти. Пострадавших нет. - 25 марта 2005 года вспыхнул  пожар на нефтяном резервуаре  объемом 500 м3. нефтеперерабатывающего завода "Краснодарэконефть". Пострадавших нет.  - 20 апреля 2005 года в Нальчике на базе хранилища нефтепродуктов в результате взрыва произошел пожар. На территории предприятия находились 7 железнодорожных цистерн, которые сразу после инцидента были вывезены за территорию завода. Никто не пострадал. - 15 июня 2005 года на  нефтебазе, принадлежащей ОАО  «Нефтесервис» г. Ногинска, загорелись  пары бензина и произошло два взрыва, после чего огонь перекинулся на два резервуара с бензином объемом 1 тыс. и 5 тыс. кубических метров. В огне погибли двое рабочих, еще один с ожогами в тяжелом состоянии был госпитализирован. Кроме того, спасатели вынуждены были срочно эвакуировать 245 пациентов расположенного поблизости роддома и более 800 жителей близлежащих домов. - 13 октября 2005 года  два человека погибли в результате  взрыва и пожара на нефтебазе  в Архангельске. Это рабочие, которые  находились возле резервуара с топливом, сообщили ИТАР-ТАСС в областной службе спасения. Пожару была присвоена высшая категория сложности. - 14 июля 2006 г в Пермском  крае произошел пожар на нефтебазе,  в результате которого четыре  человека пострадали. Из-за нарушения  мер безопасности при перекачке нефтепродуктов в автоцистерну, произошло возгорание нефтепродукта с последующим распространением на находящиеся рядом емкости с бензином и дизтопливом. В результате пожара в хирургическое отделение Краснокамской центральной районной больницы доставлены с ожогами четыре человека. Один из пострадавших получил ожоги 2-3 степени 80-90% поверхности тела, у трех других - ожоги 2-3 степени от 40% до 70% поверхности тела. - 15 октября 2006 г на  участке по переработке нефти  на базе "Каббалкснаба" во 2-м Промышленном проезде г. Нальчика произошел пожар. Из-за нарушения технологии запуска загорелась установка по переработке нефти. Благодаря тому, что в его тушении была задействована полученная ГПС новая установка "Пурга-7", которая локализовала пожар пенной атакой, он был потушен в течение 3 часов. Человеческих жертв нет. При его тушении были задействованы 5 основных пожарных автомобилей и один вспомогательный.

-21 февраля 2007 г в  17:45 местного времени на пульт  диспетчера 01 поступило сообщение о пожаре в резервуарном парке, загорание нефти в емкости объемом 5 тыс. куб. м, принадлежащей ОАО "Самаранефтегаз". В момент загорания нефти емкость была заполнена нефтью на 20%. При тушении было задействовано 15 единиц техники, личного состава - 61 человек, кроме того, были задействованы силы и средства Центра пожарной безопасности ОАО "Самаранефтегаз".

- 6 июня 2007 г на территории  Верхневилюйской нефтебазы Республики  Якутия произошло возгорание  цистерны с остатками газоконденсата (емкость объемом 200 м³).

Из литературы известно, что тушение пожаров в крупных  резервуарах любой конструкции  затруднено, вследствие чего они нередко  наносят особенно большой ущерб. Так,  утром 11 декабря 2005 г на нефтяном терминале "Бансфилд" в районе города Хемел Хемпстед примерно в 25 милях к северо-западу от Лондона (графство Хартфордшир) раздались три мощных взрыва. Сразу после этого возник сильный пожар на более чем двадцати емкостях с горючим, семь емкостей не пострадали. Облако дыма накрыло близлежащие районы и достигло даже Лондона. К вечеру 13 декабря пожарным удалось справиться со всеми основными очагами пожара. Всего в эти почти трое суток в операции было задействовано 600 пожарных, несколько десятков единиц пожарной техники. При тушении пожара использовали примерно 15 миллионов литров воды и 250 тысяч литров концентрированной пены.

Крупные пожары в резервуарах  для нефти и нефтепродуктов происходят и в других зарубежных странах. Особенно тяжелые последствия наступают  в результате пожаров с образованием наружных зон пожаровзрывоопасной  паровоздушной смеси, а также  с выбросом и растеканием горящей жидкости. Статистика пожаров наглядно свидетельствует о тенденции к повышению пожарной опасности с увеличением масштабов резервуарного хозяйства и указывает на необходимость дальнейшего совершенствования мер пожарной безопасности при его проектировании и эксплуатации.

В настоящее время  в России и странах СНГ находится  в эксплуатации более 40 тысяч вертикальных и горизонтальных цилиндрических резервуаров  емкостью от 100 до 50000 м³ для хранения нефти, нефтепродуктов и агрессивных химических веществ.

Практически каждый из них  представляет собой объект повышенной опасности для персонала предприятий  и окружающей среды. В табл. 1 приведены  данные по частоте возникновения  аварий на перевалочной нефтебазе (ПНБ), полученные на основе обзора ежемесячной аварийной отчетности отрасли [1].

Таблица 1

Частота возникновения аварий

Место аварии	Частота возникновения аварий с  появлением поражающих факторов на ПНБ, год-1
Резервуарный парк	2,1·10-2
Железнодорожные цистерны	1,5·10-2
Насосное оборудование	1,1·10-2
Трубопроводы	4,6·10-3
Всего по объекту	5,2·10-2

 

Из таблицы видно, что  именно резервуары товарных производств  ПНБ характеризуются наибольшим уровнем аварийности.

Несмотря на определенный прогресс, достигнутый в последние  годы в резервуаростроении, резервуары для нефти и нефтепродуктов остаются одними из наиболее опасных объектов. Это связано с целым рядом причин, наиболее характерными из них являются:

- высокая пожаровзрывоопасность  хранимых продуктов;

- крупные размеры конструкций  и связанная с этим протяженность сварных швов, которые трудно проконтролировать по всей длине;

- несовершенства геометрической  формы, неравномерные просадки  оснований;

- большие перемещения  стенки, особенно в зонах геометрических  искажений проектной формы;

- высокая скорость коррозионных повреждений;

- малоцикловая усталость  отдельных зон стенки конструкции;

- сложный характер  нагружения конструкции в зоне  уторного шва в сочетании с  практическим отсутствием контроля  сплошности этих сварных соединений.

С каждым годом количество аварий на резервуарах возрастает в связи с тем, что большой процент резервуаров уже выработал свой проектный ресурс. Износ эксплуатируемых вертикальных стальных резервуаров (РВС) составляет 60 – 80%. На основании обследования ЦНИИПСК [2] установлено, что общее число аварий в 3-5 раз больше регистрируемых. Интенсивность возникновения аварийных ситуаций остается достаточно высокой и составляет за последние 30 лет около 0,0003 разрушений резервуаров в год. Анализ динамики риска разрушений [3] показал, что фактический риск аварий на два порядка превышает нормативное значение и составляет 1,6·10^-3. Как показывает практика, аварии РВС в большинстве случаев сопровождаются значительными потерями нефтепродуктов, отравлением местности и гибелью людей. В экстремальных случаях по статистическим данным общий материальный ущерб превышает в 500 и более раз первичные затраты на сооружение резервуаров. Поэтому есть основания считать, что на сегодняшний день вопрос обеспечения надежности резервуарных конструкций остается нерешенным. Проблема повышения надежности резервуарных конструкций должна решаться на всех этапах при проектировании, при изготовлении, при монтаже и испытаниях, при эксплуатации и диагностировании резервуаров.