Разработка технических решений обеспечивающих пожарную безопасность технологического процесса резервуарного парка

Все эти опасные факторы  техногенного характера обладают поражающими  факторами, проявляющимися в первую очередь в процессе их воздействия  на окружающую среду.

В целях защиты окружающей среды на объектах добычи, подготовки, переработки нефти должны проводиться мероприятия по сокращению выбросов загрязняющих веществ в водоемы, воздух и почву.

С целью предотвращения загрязнения водоемов сточными водами на производственных объектах необходимо осуществлять внедрение оборотного водоснабжения и повторного использования сточных вод.

Для обеспечения строгого контроля за расходом воды, следует  устанавливать водомерные устройства и приборы независимо от количества потребляемой и сбрасываемой воды.

Основными компонентами загрязнения воздушной среды  выбросами резервуарных парков являются углеводороды, оксид углерода, оксиды серы, азота, взвешенные вещества.

Поэтому в процессе эксплуатации производственных объектов особое внимание необходимо обращать на техническое  состояние оборудования, которое  может явиться источником загрязнения атмосферы.

В целях снижения загрязнения  атмосферы выбросами вредных  веществ необходимо осуществлять мероприятия  по сокращению потерь нефти и нефтепродуктов, к основным из которых относятся:

- оснащение резервуаров  понтонами;

- герметизация резервуаров, дыхательной арматуры;

- своевременный профилактический  ремонт трубопроводов и запорной  арматуры;

- окраска наружной  поверхности резервуаров отражающей  краской;

- одновременная окраска  внутренней и внешней поверхности  резервуара;

- перекачка на магистральных нефте- и продуктопроводах “из насоса в насос”;

- слив нефти и нефтепродукта  в железнодорожные цистерны под  уровнем;

- нижний налив цистерн  и автоматизация процесса.

Должен осуществляться постоянный надзор за герметичностью технологического оборудования, сальниковых устройств, фланцевых и резьбовых соединений, съемных деталей, люков и т.д.

Во избежание потерь нефти и нефтепродуктов при переливах  следует применять пневматические и другие предохранительные устройства, автоматически прекращающие подачу продукта по достижении заданного уровня или разгерметизации коммуникаций, или устраивать переливные трубы, соединенные с вышеупомянутыми резервуарами.

На земле ежегодно происходит 5-6 миллионов пожаров, в  дымовых газах которых содержатся токсичные продукты горения и разложения различных веществ. Пожары в резервуарных парках, с точки зрения экологической опасности, занимают одно из первых мест. Процесс горения и тушения пожаров сопровождается не только потреблением воздуха, выбросом в атмосферу дымовых газов, но и выделением в атмосферу огромного количества тепла, расходом большого количества воды, попаданием в почву и водоемы нефтей и нефтепродуктов и огнетушащих веществ. Наибольшее загрязнение почвы, водного и воздушного бассейнов происходит при разливе нефтей и нефтепродуктов в случае разрушения технологического оборудования.

Предлагаемое в настоящей  работе техническое решение, а именно обустройство резервуарного парка, защитной стеной с отбойным козырьком, наряду с предотвращением разлива  нефтепродукта при полном разрушении вертикального стального резервуара, способствует и уменьшению экологического последствия техногенной аварии.

Формула расчета экономического ущерба от загрязнения окружающей природной  среды при пожарах и авариях  имеет вид [25]:

У = У_а + У_в + У_п,

где: У_а – экономический ущерб от загрязнения воздуха, руб.;

У_в – экономический ущерб от загрязнения водоемов, руб.;

У_п – экономический ущерб от загрязнения почвы, руб.

Учитывая отсутствие, в непосредственной близости от ЦППН водных объектов, ущерб от загрязнения водоемов в расчете не учитываем.

Тогда:

У = У_а + У_п,

где

10 – коэффициент, учитывающий  аварийный характер выброса;

 – коэффициент, учитывающий  экономическую значимость и экологическое состояние региона, где случилась авария или пожар (для Западно-Сибирского региона (Тюменская область) K_э^а = 1,2 табл. 6 [25]; так как, пожар разлива произошел на крупном промышленном предприятии, увеличиваем указанный коэффициент на 20 %, тогда K_э^а = 1,2·1,2 = 1,44);

 – удельный экономический  ущерб (руб/усл.т) от загрязнения  атмосферного воздуха с учетом коэффициента индексации цен (согласно табл. 4 на 2006 г. У_уд^а = 2,16 руб/усл.т.)

А = – показатель относительной опасности вещества (здесь ПДК_СС – среднесуточная предельно допустимая концентрация вещества, табл. 8.2);

m_i – удельная масса загрязнителя, попавшего в атмосферу, т/т_гор (табл. 5);

G – масса сгоревшего  вещества, т_гор (G = V_m·S_п·t – здесь: V_m – массовая скорость выгорания нефтепродукта, кг/(м²·с); S_п – площадь пожара, м²; t – время ликвидации горения, с);

,

где  10 – коэффициент, учитывающий аварийный характер выброса;

 – коэффициент, учитывающий  экологическую значимость и экологическое состояние региона, где случилась авария или пожар (для Западно-Сибирского региона (Тюменская область) К_э^п = 1,2 (табл. 6 [25]);

- удельный экономический ущерб  (руб./усл. т) от загрязнения  почвы, с учетом класса опасности отходов (согласно табл. 4. для нефтепродуктов II класса опасности на 2006 г. = 786 руб./т);

q_i – масса загрязнителя, попавшего в почву, т.

Расчет экономического ущерба производим для наиболее неблагоприятной  аварийной ситуации, связанной с полным разрушением вертикального стального резервуара типа РВС-10000 и выходом хранимой нефти на прилегающую территорию ЦППН. При этом, площадь пожара разлива составляет 56298 м².

Анализ статистических данных пожаров разливов нефтей и нефтепродуктов на большой площади, свидетельствует о том, что тушение таких пожаров носит сложный характер и требует значительного сосредоточения сил и средств по его ликвидации.

 

Таблица 4

Удельный экономический  ущерб от загрязнения окружающей среды с учетом коэффициентов индексации цен

Компонент природной  среды		Годы
		1995	1997	1998	2000	2002	2004	2006
		Удельный экономический  ущерб, неденоминированные руб./усл. т
Атмосферный воздух		280	693	0,792	1,32	1,55	1,83	2,16
Водоемы		37697,5	93135	106,44	177,4	208,45	245,97	290,33
Почва		Удельные затраты на размещение отходов (удельный ущерб), руб./т
Класс опасности отходов	I	238000	588000	672	1120	1316	1553	1833
	II	102000	252000	288	480	564	666	786
	III	68000	168000	192	320	376	444	524
	IV	34000	84000	96	160	188	222	262
К индексации		17	42	48	-	94	-	-

 

Таблица 5

Состав и показатели токсичности продуктов горения

№ п/п	Загрязнитель	Удельная масса загрязнителя попавшего в атмосферу (mi, т/тгор)				ПДКСС, мг/м3	Класс опас-ности
		нефть	диз.топ.	бензин	древесина
1	Оксид углерода (СО)	8,40·10-2	7,06·10-3	3,11·10-1	1,35·10-1	1,00	4
2	Оксиды азота (NOх)	6,90·10-3	2,61·10-2	1,51·10-2	4,05·10-4	0,06	3
3	Оксиды серы (в пересчете  на SO2)	2,78·10-2	4,71·10-3	1,20·10-3	1,00·10-6	0,05	3
4	Сероводород (H2S)	1,00·10-3	1,00·10-3	1,00·10-3	1,00·10-6	0,008	2
5	Сажа	1,70·10-1	1,29·10-2	1,47·10-3	1,10·10-2	0,05	3
6	Синильная кислота (HCN)	1,00·10-3	1,00·10-3	1,00·10-3	1,00·10-6	0,01	2
7	Формальдегид (HCHO)	1,00·10-3	1,18·10-3	5,33·10-4	1,00·10-6	0,003	2
8	Органические кислоты (в пересчете на CH3COOH)	1,50·10-2	3,65·10-3	5,33·10-4	1,00·10-6	0,04	1
9	Пятиокись ванадия	4,64·10-4	2,30·10-5	1,00·10-6	1,00·10-12	0,002	1
10	Бенз(а)пирен (C20H12)	7,60·10-8	6,90·10-8	6,10·10-8	1,00·10-12	1,00·10-6	1
		5,45	1,80	1,22	0,37

 

Таким образом, продолжительное  время, практически до полного выгорания  нефти, происходит неконтролируемое горение  и, следовательно, загрязнение окружающей природной среды продуктами сгорания.

Необходимо отметить, что для нефтей и темных нефтепродуктов, инфильтрация в грунт составляет не более 5-10% от общей массы вышедшего при аварии горючего.

На основании вышеизложенного, в расчете принимаем, что масса  нефти, которая при аварии проникнет  в почву, составит: М_п = 0,8·10000·903·0,1 = 722400 кг (722,4 т) (здесь: 0,8 – коэффициент заполнения резервуара; 10000 м³ – полезный объем резервуара; 903 кг/м³ – плотность нефти; 0,1 – коэффициент инфильтрации нефти в грунт), а масса сгоревшей нефти, при отсутствии действий по тушению пожара, составит: 6501600 кг (6501,6 т).

Тогда:

У_а= 10·1,44·2,16·5,45·6501,6 = 1102130 руб.

У_п= 10·1,2·786·722,4 = 6813677 руб.

У = У_а + У_п = 7915807руб.

Предложенная в работе защитная стена с отбойным козырьком  позволяет удержать весь объем нефти  при разрушении резервуара в пределах обвалования, и тем самым, предотвратить разлив нефти на большую площадь. По периметру защитного обвалования, с целью тушения возможного пожара разлива, предполагается оборудовать автоматическую систему пенного пожаротушения, способную в течение 10 минут (условно), с момента возникновения пожара, полностью его ликвидировать. Кроме этого, с целью предотвращения проникновения нефтепродукта в грунт, между резервуаром (резервуарами) и защитной стеной обустраивается непроницаемое покрытие из негорючих материалов (в настоящее время для этих целей используется бетонное покрытие).

На основании выше изложенного, в расчете принимаем, что масса сгоревшей нефти, вышедшей в результате аварии в каре обвалования, составит: G = V_m·S_п·t = 0,04·16900·600 = 405,6 т (здесь: V_m = 0,04 кг/(м²·с) –удельная массовая скорость выгорания нефти; S_п = 16900м² – площадь пожара, равная площади обвалования, установленного вокруг группы из четырех РВС-10000 м³ на расстоянии 15 м от резервуара; t = 600 с – время ликвидации пожара в резервуаре АУПТ).

В этом случае, экономический  ущерб от загрязнения окружающей природной среды при пожаре разлива  нефти в каре обвалования составит:

У = У_а + У_п = 10·1,44·2,16·5,45·405,6 + 0 = 68734 руб.

Вывод: экономический  ущерб от загрязнения окружающей природной среды при пожаре разлива нефти, образующегося при полном разрушении РВС-10000 м³ и нормативным обвалованием, равен 7915807 руб.

Предлагаемые в дипломном  проекте инженерно-технические решения  для резервуарного парка (защитная стена с отбойным козырьком и непроницаемое бетонное покрытие) позволяют существенно снизить (в 115 раз) экономический ущерб от загрязнения окружающей природной среды при возможном пожаре разлива нефтепродукта, в случае полного разрушения резервуара.