Анализ промышленной опасности при эксплуатации системы улавливания паров нефти при сливе из цистерн в резервуар

     Применение  резервуаров с плавающей крышей и понтоном, а также с газоуравнительной обвязкой, кроме снижения опасности образования горючей концентрации внутри аппаратов, обеспечивает уменьшение выхода паров хранимых жидкостей наружу. Это предупреждает опасность загазования территории резервуарных парков даже в безветренную погоду.

     Наиболее  характерной причиной повреждения  резервуаров со стационарной крышей может быть образование повышенного  давления или вакуума при нарушении  режима работы дыхательных устройств главным образом зимой вследствие примерзания тарелок дыхательных клапанов или оледенения кассет огнепреградителя. Снижение пропускной способности дыхательных клапанов при интенсивном наполнении может вызвать резкое увеличение давления и, как следствие, - полное разрушение резервуара. Чаще все же происходят локальные повреждения резервуаров, например, подрыв крыши в стыке ее со стенками (при росте давления) или смятие верхних поясов резервуара выше уровня жидкости (при вакууме).

     Для предотвращения этой опасности используют не примерзающие дыхательные клапаны, которые обеспечивают не примерзаемость тарелок. Однако опасность оледенения огнепреградителя остается. Она вызывается конденсацией паров воды, содержащихся в вытесняемой при «выдохе» из резервуара паровоздушной смеси. Конденсат интенсивнее всего образуется при контакте с наиболее охлажденными металлическими элементами поверхности дыхательной арматуры и, в частности, с кассетой огнепреградителя, которая оказывается вытесненной с помощью дыхательных патрубков сравнительно далеко от объема резервуара.

     Образующийся  при отрицательных температурах наружного воздуха водяной конденсат  постепенно намерзает, вызывая уменьшение проходного сечения огнепреградителя. Поэтому в этих условиях нужна такая дыхательная арматура резервуаров, в которой предупреждалась бы возможность охлаждения огнепреградителей до отрицательных температур. Это может быть достигнуто их утеплением, специальным обогревом, размещением в объеме резервуара с положительной температурой хранимого продукта и т.п.

     Основными источниками зажигания при хранении нефти и нефтепродуктов является теплота:   

• прямых ударов молнии;
• разрядов статического электричества;
• искр механического происхождения;
• самовозгорания пирофорных отложений;
• искр пусковой, регулирующей аппаратуры, электроприводов задвижек и другого электрооборудования.

     Более 80% пожаров от молний со взрывом в газовом пространстве резервуаров с нефтью происходит в июне-июле на нефтебазах нефтеперерабатывающих заводов и резервуарных парках нефтепроводных управлений.

     Подземные резервуары типа ЖБР (класс зоны по ПУЭ В-1г) от прямых ударов молнии защищены отдельно стоящими молниеотводами. В  зону их защиты включают пространство, ограниченное параллелепипедом высотой 5м над дыхательными клапанами  с основанием, отстоящим от стенок крайнего резервуара на 40 м. Профилактику разрядов статического электричества обеспечивают главным образом надежным заземлением резервуаров, других емкостей и соединенных с ними трубопроводов.

     Поплавки  дистанционных измерителей уровня фиксируют с помощью вертикально  натянутых металлических струн  так, чтобы исключить их горизонтальное перемещение. Выполняя роль направляющих, струны исключают сближение поплавка со стенкой резервуара и тем самым предупреждают опасность искрового разряда. Для исключения концентрации зарядов статического электричества поплавки выполняют округлой формы без углов и заостренных кромок.

     Наполнение  резервуаров является наиболее опасной  операцией, при которой в результате интенсивного перемешивания поступающего в резервуар нефтепродукта потенциал  образующихся зарядов статического электричества может достигать  максимального значения. Поэтому  наполняют резервуары под слой жидкости с применением устройств, обеспечивающих односторонне-направленное горизонтальное вращение нефтепродукта (для снижения турбулентности), ограничивают скорость закачки, для смешивания нефтепродуктов используют резервуары с плавающей  крышей или понтоном. Если применяют  устройства для ручного замера уровня и отбора проб жидкости, то их изготавливают  из токопроводящих материалов и заземляют.

     Чтобы исключить опасность разряда  между зеркалом жидкости и опускающимся заземленным измерителем уровня или пробоотборником, измерение  уровня и отбор проб осуществляют через определенное время после закачки, когда произойдет естественное рассеивание (релаксация) накопившихся в жидкости зарядов. Например, если удельное электрическое сопротивление поступающей в резервуар жидкости более 10 Омхм, то названные выше ручные операции проводят не менее, чем через 20 минут после закачки при неподвижном уровне жидкости в резервуаре.

     Для уменьшения электризации жидкости при  ее движении по наполнительному трубопроводу используют релаксационные емкости, представляющие собой расширенные участки трубопроводов, внутри которых для увеличения электропроводимости  движущейся массы жидкости в продольном направлении установлены заземленные  металлические пластины и натянутые  струны.

     Для предупреждения механических искр, образующихся при выполнении ручных операций, например, при погрузке и разгрузке жидкостей  в таре, ремонте оборудования, замере уровня и отборе проб нефтепродукта  из резервуара и т.п., используется искробезопасный инструмент и приспособления.

     Однако  более эффективным средством  борьбы с механическими искрами  является исключение самих ручных операций, в том числе при замере уровня и отборе проб, путем использования  дистанционных устройств для замера уровня и полуавтоматических сниженных пробоотборников. Самовозгорание сернистых соединений железа чаще всего происходит в резервуарах и других емкостных аппаратах, где обращаются высокосернистые нефти. Температура при самонагревании в окисляющемся слое отложений может подняться до 600-700 градусов Цельсия, что достаточно не только для воспламенения горючей концентрации паров нефтепродукта в смеси с воздухом, но и для ее образования при бедной концентрации, например, в опорожненном резервуаре.

Для снижения опасности образования  пирофорных отложений осуществляется:

• предварительная очистка нефти от серы и сернистых соединений перед подачей ее на склад или перед ее переработкой на пунктах подготовки нефти;
• снижение температуры хранимого нефтепродукта или предупреждение его нагрева от теплоты солнечной радиации (окраска резервуаров в светлые тона, использование подземного метода хранения нефти и нефтепродуктов и т.п.);
• антикоррозионное покрытие внутренней поверхности емкостных аппаратов;
• использование неметаллических емкостей, например, железобетонных резервуаров.

Для предупреждения самовозгорания пирофорных отложений необходимо:

• уменьшение или полное исключение поступления в газовое пространство резервуара воздуха; 
• соблюдение сроков вывода емкостных аппаратов на простой и уменьшение длительности их простоя;
• систематическая очистка резервуаров от отложений;
• дезактивация отложений путем медленного их окисления.

     Искры электрооборудования также нередко  могут стать источником зажигания, так как технологические процессы насыщены электроустановками различного назначения: задвижками с электроприводом, уровнемерами и другими устройствами с дистанционным управлением. Электрооборудование  располагают в помещении операторной, в блок-боксах, камерах переключения, в приямках, куда могут поступать и накапливаться горючие пары жидкостей в количестве, достаточном для образования горючих концентраций. Для предотвращения этой опасности применяют взрывозащищенное электрооборудование, блок-боксы, камеры переключения, операторные с электрооборудованием нормального исполнения обеспечивают гарантированным подпором чистого воздуха или выносят за пределы взрывоопасной зоны.

     Характерными  путями распространения пожара могут  быть:

• дыхательная арматура (патрубки);
• трубопроводы газоуравнительной обвязки резервуаров;
• разлившиеся нефтепродукты;
• горючие паровоздушные смеси, образующиеся при загазованности территории.

     Опасность распространения пожара через дыхательные  патрубки внутрь резервуара и по трубопроводам  газоуравнительной обвязки существует только для емкостей с ЛВЖ, а при пожаре опасность может появиться и в резервуарах с ГЖ. Поэтому дыхательные патрубки резервуаров защищаются от распространения пламени огнепреградителями с насадком, выполненным в виде кассеты со спирально свернутыми совместно гофрированной и плоской лентами. Такие огнепреградители могут быть совмещены с дыхательными клапанами. Для надежной защиты трубопроводов ГУС от избыточного давления в узле огнепреградителя устанавливают разрывные мембраны.

     Растекание  нефти и нефтепродуктов может  происходить по разным причинам. Даже небольшие утечки через не плотности  во фланцевых соединениях, через  сальники задвижек и т.п., если они  систематические, могут привести к  постепенному пропитыванию поверхности  грунта или твердого покрытия в помещениях или на территории парка. Эта опасность исключается:

• своевременным устранением мест утечек;
• оборудованием приемо-раздаточных патрубков хлопушками, препятствующими самопроизвольному истечению нефтепродуктов из резервуаров.

     Переливы  в результате переполнения резервуаров  предупреждают контролем за уровнем жидкости в период их наполнения. Для этой цели резервуары с избыточным давлением в газовом пространстве выше 200 мм вод. ст. оборудуют стационарными устройствами для дистанционного измерения уровня, которые дополняются блокировкой, обеспечивающей автоматическое отключение наполнительных насосов при достижении в резервуаре предельного уровня жидкости.

     Предупреждение  аварийного растекания уровня жидкости обеспечивается выбором площадки для  резервуарного парка с учетом рельефа местности (их размещают  на более низких отметках земли), а  также устройством вокруг отдельно стоящих резервуаров или группы резервуаров обвалования с отводом разлившейся жидкости в систему канализации. Обвалование может быть выполнено в виде сплошного земляного вала или стены, рассчитанными на гидростатическое давление вылившейся жидкости. Оно должно вмещать объем наибольшего резервуара, находящегося в данном обваловании. Однако такое обвалование на рассчитано на удержание нефтепродукта при динамическом  воздействии волны, образующейся в результате полного повреждения резервуара. Поэтому при большом объеме резервуаров за первым обвалованием на некотором расстоянии устанавливают второе обвалование или предусматривают сбор разлитого нефтепродукта с помощью отводных канав в земляные амбары. Роль второго обвалования могут выполнять дороги с повышенным профилем проезжей части. 

Рисунок. 2.2. «Дерево событий» 

2.3. Анализ деревьев

     Проверка  правильности и полноты определения  событий, учитываемых в диаграммах типа "дерево", позволяет приступить к их качественному анализу. Его  основные задачи состоят в выявлении  закономерностей возникновения  и снижения ущерба от происшествий, т.е. в установлении, например, тех  цепочек событий соответствующего дерева, реализация которых приводит к появлению либо к не появлению  его головного события, а также в количественной оценке вклада интересующих нас событий-предпосылок.

     Анализ  дерева происшествия с помощью минимальных  сочетаний. Наиболее удобны для качественного  анализа дерева происшествия так  называемые "минимальные сочетания  предпосылок", под которыми подразумевается  минимально необходимое и достаточное  для достижения конкретного результата их множество. Естественно, что нас  интересуют два результата: возникновение  и предупреждение происшествий. Поэтому  ниже будем иметь дело с двумя  типами минимальных сочетаний - пропускным (аварийным) и отсечным (секущим).

     Первое  из них - минимальное пропускное сочетание (МПС) включает в себя наименьшее число  тех исходных предпосылок дерева происшествия, одновременное появление  которых достаточно для возникновения  головного события (прохождения  сигнала до него). Напротив, минимальное  отсечное сочетание (МОС) формирует  условия не появления головного  события. Это сочетание состоит  из исходных событий рассматриваемого дерева, гарантирующих отсутствие происшествия, при условии не возникновения  одновременно всех входящих в него событий-предпосылок. Особенностью обоих  типов минимальных сочетаний  служит то, что они теряют присущие им свойства при удалении из каждого  такого сочетания хотя бы одного события.

     Заметим, что данная модель может имитировать  условия появления и другого  происшествия, в частности - воспламенения  паров водорода.

     Анализ  значимости и критичности событий. Для отражения вклада конкретных предпосылок и их сочетаний в  появление и предупреждение головного  события дерева происшествия, вводятся показатели их значимости или критичности. Эти категории могут использоваться для определения приоритетности осмотра, технического обслуживания и  профилактики неисправностей того технологического оборудования, которое является причиной появления более значимых отказов, а также указывать на необходимость тщательного контроля соответствующих алгоритмов деятельности персонала или параметров рабочей среды. Не менее важны результаты оценки значимости и критичности всех предпосылок при коррекции и оптимизации проектируемых изделий и технологий.