Во многих производственных сферах деятельности человека не обойтись без использования природных энергоресурсов. Для получения топлива нефть является одним из основных сырьевых материалов. Нефть и нефтепродукты, перерабатываемые в нефтяной, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности обеспечивают продукцией многие отрасли Республики Беларусь. Их пожароопасные свойства создают особую сложность при возникновении аварий, пожаров на предприятиях, что приводит к частичной остановке технологического производства и останавливает не одно, а несколько предприятий. Их простой, прямые убытки от данных пожаров увеличивает косвенный ущерб, наносимый государству. Поэтому все технологические операции по переработке, перевозке, хранению (слив, налив) и использованию нефтепродуктов требуют особого соблюдения соответствующих норм и правил.
Экономически выгодно использовать вертикальные резервуары больших размеров. Требования к их увеличению, повышенная пожарная опасность и необходимость борьбы с ней сегодня претерпевают существенные изменения. С разработкой и внедрением в эксплуатацию вертикальных резервуаров с понтоном и плавающей крышей, пожарная безопасность должна обеспечиваться не только специальными противопожарными правилами, устройствами и установками, но и с учётом пожарно-технических вопросов на всех стадиях проектирования, сооружения и эксплуатации резервуаров. Одним из основных выводов по проблеме пожарной безопасности, применительно к резервуарам малого и среднего объёмов, заключается в том, что содержащиеся в нормах проектирования и правилах эксплуатации резервуаров для нефти и нефтепродуктов требования пожарной безопасности выработаны на основе практического опыта (происшедшие пожары) и результатов научно-исследовательских работ, преимущественно как требования против отдельно опасных явлений пожара без детального рассмотрения механизма возникновения и развития пожара в целом, в зависимости от конкретной производственной обстановки.
Возможно, что именно по этой причине комплекс нормативных мер пожарной безопасности нередко оказывается избыточным или недостаточным, т. е. не соответствующим реальной пожарной опасности. Вскрыть и устранить причины такого несоответствия можно только при комплексном подходе к исследованию и оценке пожарной опасности с учётом всех связанных с пожаром основных процессов, начиная со стадии нормальной эксплуатации резервуаров до конечных результатов свободно развивающегося или подавляемого пожара.
Дополнительное электрооборудование пожарных автоцистерн
... Основные технические требования к содержанию дополнительного электрооборудования пожарного автомобиля Основные технические требования к содержанию основного и дополнительного электрооборудования пожарного ... пожарных частей в гарнизонах пожарной охраны, как правило, используются механизированные средства на колесных шасси -- пожарные автомобили. Пожарные автоцистерны предназначены для тушения пожаров ...
Целью дипломной работы является решение основных задач планирования мероприятий по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций, обусловленных разливами нефти и нефтепродуктов. Задачами являются: определение категории помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности, классов взрывоопасных и пожароопасных зон по ПУЭ; разработать мероприятия по обеспечению пожарной безопасности производственного процесса хранения нефтепродуктов.
1. Анализ различного вида аварий, имевших место на нефтебазах в нашей стране и за рубежом
1.1 Пожар на нефтебазе в Бресте Могучая гроза, разразившаяся над Брестом 3 мая 2008 года, оставила о себе память не только подтопленными улицами, вставшими троллейбусами и огромными пробками на дорогах. Молнии, огненными стрелами пронзавшие небо, не зря заставляли содрогаться. Одна из таких спутниц «тропического» ливня и громовых раскатов в 16 часов 11 минут (это время зафиксировала камера видеонаблюдения) угодила в один из шести резервуаров с топливом нефтебазы РУП «Белоруснефть-Брестоблнефтепродукт», расположенного по адресу: улица Героев Обороны Брестской Крепости, 13. После чего на территории предприятия прозвучал взрыв, и над городом поднялся столб черного дыма. Его было видно из всех уголков города над Бугом. И телефоны редакции «Вечерки» начали раскаляться от ежеминутных звонков горожан, а в УМЧС было еще «горячее».
Как уже установлено, мощнейший электрический разряд разорвал 6-миллиметровую стальную стенку резервуара № 6. Силой ударной волны крышу последнего попросту сорвало на бок. В огромной емкости, рассчитанной на тысячу кубометров нефтепродуктов, находилось 374 тысячи литров бензина А-92, который тут же воспламенился. Первой в неравный бой со стихией пламени вступила добровольная пожарная команда предприятия, а по тревожному номеру службы спасения стали поступать обеспокоенные сообщения работников нефтебазы и горожан о пожаре.
Как рассказал «Вечерке» начальник Брестского областного УМЧС Константин Шершунович, в Центр оперативного управления сообщение о пожаре поступило с предприятия сразу же: сработала современная система пожарной автоматики. Поэтому к месту ЧП были направлены 12 пожарных расчетов ото всех пожарных аварийно-спасательных частей города.
Между тем огонь вывел из строя запорную арматуру на поврежденном резервуаре № 6, и бензин начал литься наружу, где тут же загорался. Этот бензиновый «ручеек» останавливала, не давая растекаться дальше, бетонная стена обвалования, окружавшая шесть резервуаров. Однако оставалась серьезная угроза распространения огня на соседние резервуары. В каждом из них было горючее, преимущественно дизельное топливо… Как отметят потом специалисты, горение нефтепродукта происходило на площади 120 квадратных метров в резервуаре и на площади около 250 квадратов — в обваловании. На практике же это означало привлечение в общей сложности 61 единицы техники и 219 человек подразделений МЧС, кроме того, на помощь им были направлены 3 пожарных поезда Брестского и Барановичского отделений Белорусской железной дороги.
Действия всех служб, принимавших участие в ликвидации пожара на нефтебазе, начальник областного УМЧС Константин Шершунович оценил как слаженные и правильные. Но вот о чем в этой ситуации подумалось. Более 20 лет мы говорим о выносе такого опасного объекта, как нефтебаза, за городскую черту. Но, увы! Все эти речи утопают в тиши коридоров власти. Конечно, можно уповать на руководство предприятия, концерна «Белнефтехим» и других республиканских ведомств и служб, которые должны были сказать свое слово в этом деле. Но из-за отсутствия средств, и, замечу, немалых, ничего в этом вопросе не решилось за два десятилетия. База выдерживает все ГОСТы и нормы безопасности, но, как показало произошедшее ЧП, и это не смогло уберечь от стихии.
Обеспечение пожарной безопасности пожарного депо
... Техническому регламенту о требованиях пожарной безопасности ст. 32 [1]. Помещения, находящиеся в пожарном депо относятся к классу Ф 4.4 ... увеличилась доля аварий из-за нарушений технологий производства работ - 40%, что указывает на слабый производственный контроль ... исходом показывает, что в 2014 году наибольшее количество пожаров на опасных производственных объектах происходило по причине ...
1.2 Пожар на нефтебазе в Нижегородской области На нефтебазе под Богородском загорелся бензовоз, водитель которого сливал топливо и нарушил правила безопасности. Бензовоз вспыхнул в одну секунду. Рабочий нефтебазы успел вырваться из пламени и спрятался в сарае неподалеку. Прибывшие на место спасатели посчитали, что водитель погиб. — Пока тушили пожар, рабочий вышел к нам сам, — рассказали Life News в правоохранительных органах Нижегородской области. — С многочисленными ожогами он доставлен в дежурную больницу. Пожар локализован с помощью пенной атаки. Причины и ущерб, нанесенные огнем нефтебазе, устанавливаются. Предварительная причина возгорания — несоблюдение правил безопасности в работе с топливом.
1.3 Взрыв на нефтебазе в столице Камчатки Взрыв на крупнейшей Нефтебазе Камчатки в пригородном поселке «Сероглазка» произошел рано утром 30 мая. В результате начался пожар, который был быстро ликвидирован прибывшими на место сотрудниками МЧС. По предварительным данным, взрыв произошел, когда трое рабочих проводили сварочные работы на пустом резервуаре, в котором ранее хранилось топливо. Мужчины погибли. Крановщик, который находился недалеко от места взрыва, находится в шоковом состоянии. В МЧС региона сообщили, что одна из версий взрыва — несоблюдение правил пожарной безопасности при проведении сварочных работ. Предположительно, от попадания искры взорвалась паровоздушная смесь.
1.4 Взрыв нефтебазы в Каинды Как стало известно, на нефтебазе в ПГТ Каинды Панфиловского района Чуйской области около 12.00 произошел пожар. Во время пожара взорвался один из бензовозов, сгорели 4 автомашины и 2 бензовоза. На данный момент пожар потушен, причины уточняются. На месте работают спасатели МЧС. По первоначальной информации, погибло 5 человек.
1.5 Пожар на нефтебазе в Уфе ЧП произошло приблизительно в 11.57 мск 27 декабря 2011 на территории нефтебазы по адресу: Нефтяной переулок, дом 2. «Произошло шесть хлопков, разлив бензина АИ-95 и его горение на площади 100 квадратных метров. Автомобиль вместимостью 24 тонны был заполнен 14 тоннами бензина. Создалась угроза перехода огня на (наливную) эстакаду и насосную. Благодаря своевременным действиям пожарных, удалось не допустить дальнейшего распространения огня», — сказал собеседник агентства. Для ликвидации возгорания сотрудникам МЧС потребовалось около часа. По данным ведомства, жертв и пострадавших нет. На борьбу с огнем было привлечено около 30 единиц техники и 117 сотрудников.
Выводы по разделу 1
1. Рассматривая все аварии и вопросы, связанные с ними, нами была проведена работа по анализу и проведению профилактических работ по повышению пожарной безопасности на объекте РУП «БелоруснефтьГомельоблнефтепродукт».
2. С каждым годом количество аварий на резервуарах в стране и за рубежом 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 установлено, что общее число аварий в 3−5 раз больше регистрируемых.
3. Есть основания считать, что вопрос обеспечения безопасной эксплуатации РВС остается на сегодняшний день нерешенным и решение этого вопроса должно сводиться не только к строгому соблюдению типового проекта, но и к обеспечению качественного и своевременного диагностирования с использованием современных методов и средств диагностики c последующей оценкой остаточного ресурса РВС.
2. Характеристика объекта и технологического процесса хранения нефтепродуктов на нефтебазе. Оценка пожарной опасности хранения нефтепродуктов
2.1 История развития нефтебаз История возникновения нефтескладского хозяйства в нашей стране теснейшим образом связана с развитием бакинской нефтяной промышленности на Апшеронском полуострове. Первые сведения о бакинских нефтяных источниках уходят в глубь веков. В то время выходящую на поверхность нефть черпали ведрами, хранили и транспортировали в глиняных сосудах и бурдюках — кожаных мешках, смазанных изнутри смоляным варом. Единственным видом нефтетранспорта в те времена были перевозки на верблюдах. Любопытно отметить, что подобным способом бакинская нефть перевозилась на расстояния свыше 1000 км и даже доходила до Багдада.
Добыча нефти в XVII в. Достигала 3500 т/год. В этот период, собственно, и начинают возникать первобытные нефтесклады, представляющие собой земляные ямы — резервуары, устраиваемые в глинистых грунтах. Такой способ хранения нефти применялся долгое время, до второй половины XIX в.
В 1873 г. в Балаханах из буровой скважины с глубины 29 м забил мощный фонтан нефти, заливший всю окрестность. С этого времени, несмотря на слабые технические возможности, бурение скважин пошло интенсивными темпами, и нефтяная промышленность начала быстро развиваться.
В. Г. Шухова
В дореволюционной России развитие нефтяной промышленности было подчинено принципам капиталистической конкуренции, частные компании самостоятельно решали проблемы снабжения потребителей нефтепродуктами. Нефтебазы сооружались в зависимости от конъюнктурных особенностей внутреннего и внешнего рынков. Нефтебазы строили и эксплуатировали, мало считаясь с требованиями науки и техники. Накануне Великой Октябрьской социалистической революции нефтескладское хозяйство находилось в крайне плохом и изношенном состоянии.
В июле 1918 г. декретом Совета Народных Комиссаров вся нефтяная промышленность бывшей царской России вместе с предприятиями частнокапиталистических компаний была национализирована, и управление ею перешло в ведение государства. К этому времени нефтескладское хозяйство — одна из наиболее важных отраслей нефтяной промышленности — было в значительной степени расхищено и уничтожено интервентами и находилось в состоянии полного развала. Из 1000 мелких нефтескладов эксплуатировались только 91.
2.2 Классификация нефтебаз Согласно пункта 5.3 СНБ 3.02.01 склады нефти и нефтепродуктов (СНН) подразделяются на две группы — первую и вторую.
К первой группе относятся самостоятельные склады, предназначенные для хранения и снабжения нефтью и нефтепродуктами различных потребителей; товарно-сырьевые склады (парки) нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий; резервуарные парки насосных станций магистральных нефтепроводов и нефтепродуктов: перевалочные склады (базы) нефти и нефтепродуктов.
В зависимости от вместимости СНН первой группы подразделяются на категории и подкатегории согласно таблице 1.1.
Таблица 1.1 — Общая вместимость склада при наземном и подземном хранении одновременно ЛВЖ и ГЖ
|
Категория CHH |
Подкатегория СНН |
Общая вместимость склада, м3 |
|
|
I |
; |
св. 100 000 |
|
|
II |
; |
св. 20 000 до 100 000 включ. |
|
|
III |
III-а III-б III-в |
св. 10 000 до 20 000 включ. св. 2000 до 10 000 до 2000 |
|
Общая вместимость СНН определяется суммарным объемом хранимого продукта в резервуарах и таре. Объем резервуаров и тары принимается по их номинальному объему.
При определении общей вместимости допускается не учитывать:
- промежуточные резервуары (сливные емкости) у сливоналивных эстакад;
- расходные резервуары котельной, дизельной электростанции общей вместимостью не более 100 м³;
- резервуары сбора утечек;
- резервуары пунктов сбора отработанных нефтепродуктов и масел общей вместимостью не более 100 м³ (вне резервуарного парка);
- резервуары уловленных нефтепродуктов и разделочные резервуары (уловленных нефтепродуктов) на очистных сооружениях производственной или производственно-дождевой канализации.
Ко второй группе относятся СНН, входящие в состав предприятий (промышленных, транспортных, энергетических и др.), если общая вместимость этих складов при хранении легковоспламеняющихся и горючих нефтепродуктов в резервуарах и таре не превышает указанную в таблице 1.2
Таблица 1.2 — Общая вместимость склада при наземном и подземном хранении нефтепродуктов
|
Хранимые нефтепродукты |
Общая вместимость склада нефтепродуктов предприятия, м3 |
||
|
наземном |
подземном |
||
|
ЛВЖ ГЖ |
|||
При этом приведенная вместимость определяется из расчета: 1 м³ легковоспламеняющихся нефтепродуктов приравнивается 5 м³ горючих и 1 м³ объема резервуаров и тары при наземном хранении — 2 м³ объема при подземном хранении.
При определении общей приведенной вместимости не учитываются:
- промежуточные резервуары (у сливо-наливных эстакад);
- резервуары сбора утечек;
- резервуары уловленных нефтепродуктов на очистных сооружениях производственной или производственно-дождевой канализации.
01.01.2005 г. в
Предприятие основано на государственной республиканской собственности и включено в состав Белорусского государственного концерна по нефти и химии.
Основной целью предприятия является оптовая и розничная торговля с целью обеспечения потребителей Гомельской области всеми видами нефтепродуктов (сопутствующих товаров) посредством реализации их через АЗС и АГЗС, с нефтебаз, транзитом. Реализации нефтепродуктов занимает 96,6% от общего объема выручки.
Предприятие осуществляет следующие виды деятельности:
- приобретение, хранение и реализацию нефтепродуктов;
- реализация нефтепродуктов за наличный и безналичный расчет;
- прием отработанных нефтепродуктов, их хранение и реализацию;
- строительство, реконструкцию и техническое перевооружение объектов нефтебазового хозяйства, АЗС, ПТО и автостоянок;
- производство и услуги по техобслуживанию автотранспорта;
- оказание транспортных услуг юридическим и физическим лицам;
- торговлю нефтепродуктами, фасовка масел в мелкую тару;
- оказание услуг по испытанию нефтепродуктов на соответствие показаний его качества требованиям научно-технической документации.
Предприятие включает в себя головное предприятие, два филиала Мозырский и Речицкий, 4 цеха оптовой торговли Гомельский, Мозырский, Речицкий и Калинковичский, 5 участков оптовой торговли Рогачевский, Буда-Кошелевский, Житковичский, Хойникский и Лельчицкий, 72 АЗС и 13 АГЗС. Общая площадь занимаемых земель составляет 170 га.
Географическое выгодное расположение нефтебаз и АЗС в Гомельской области, наличие современного автомобильного транспорта, технологическая привязанность Мозырской нефтебазы к ОАО «Мозырский НПЗ» трубопроводами, позволяет качественно и быстро обеспечивать потребителей региона.
Склад нефтепродуктов предприятия РДУП «БелоруснефтьГомельоблнефтепродукт» расположен в городском поселке Янтарный Гомельского района на расстоянии 0,8 км от г. Гомеля. Склад осуществляет прием, хранение и отпуск светлых и темных нефтепродуктов, поступающих железнодорожным транспортом. Основные поставщики нефтепродуктов — ОАО «Нафтан» и Мозырский нефтеперерабатывающий завод.
На огражденной территории склада расположены: резервуарный парк светлых нефтепродуктов; резервуарный парк темных нефтепродуктов; сливной фронт светлых нефтепродуктов (железнодорожная эстакада); сливной фронт темных нефтепродуктов (железнодорожная эстакада); площадка налива нефтепродуктов в автоцистерны; продуктовая насосная; административнолабораторный корпус; маслораздаточная насосная; заглубленная маслонасосная: тарный склад; ремонтно-строительный участок; здание гаража; мастерские; котельная; трансформаторная подстанция; здание техотдела и пожарного депо; операторная; проходная; пожарная водонасосная; здание бытовых помещений операторов; здание КНС № 1; здание конденсатной насосной.
С территории имеются 3 выезда (1 для железнодорожного транспорта), внутренняя автомобильная дорога обеспечивает подъезды ко всем сооружениям и зданиям склада.
В резервуарном парке светлых нефтепродуктов расположено 23 наземных вертикальных стальных резервуаров объемом 100, 200, 400,1000 и 2000 м. В резервуарном парке темных нефтепродуктов расположено 24 наземных вертикальных стальных резервуаров объемом 100, 200, 400 и 1000 м. В настоящее время приказом по предприятию № 263 от 11 июня 2007 года выведены из эксплуатации следующие резервуары:
- на участке светлых нефтепродуктов РВС-100 № 17, 18, РВС-200 № 20 РВС-1000 № 11 РВС-2000 № 1, 2, 3,5, 6, 7;
- на участке темных нефтепродуктов РВС-100 № 33, 35, 36, 37, 38, 39, 45, 46 РВС-200 № 29, РВС-1000 № 24.
В настоящее время общая вместимость резервуарного парка склада составляет 14 900 м³. Следовательно, согласно таблице 5.1 СНБ 3.02.01−98 «Склады нефти и нефтепродуктов» склад относится к III категории.
Под хранение бензинов задействованы — РВС-2000 № 4, РВС-1000 № 13, РВС-100 № 15 и 16, РВС-200 № 19. Под хранение дизельного топлива задействованы — РВС-2000 № 8, 9, 10. Под хранение печного топлива задействованы — РВС-1000 № 12 и РВС-400 № 14. Под хранение керосина — РВС-200 № 23. Под хранение нефраса задействованы РВС-200 № 21 и 22. На резервуарах РВС-2000 установлено по 3 пеногенератора, на резервуарах РВС-1000 по 2 пеногенератора марки ГПС-600 с выводом сухотрубов за пределы обвалования. По периметру резервуарных парков выполнены замкнутые земляные обвалования. Вокруг обвалований имеются кольцевые автодороги с асфальтобетонным покрытием. Прокладка технологических трубопроводов выполнена подземно.
Железнодорожная эстакада светлых нефтепродуктов оборудована 16 сливными приборами. Для охлаждения цистерн в случае пожара на площадке установлено 4 лафетных ствола.
В продуктовой насосной установлено 5 насосов для перекачки светлых нефтепродуктов из железнодорожных цистерн в резервуарный парк, 2 насоса для перекачки масел и 1 насос вакуумной зачистки.
Площадка налива нефтепродуктов в автоцистерны оборудована 8 АСН для налива светлых нефтепродуктов и 4 АСН для налива темных нефтепродуктов.
Источником противопожарного водоснабжения является городской водопровод технологической воды. На кольцевой линии противопожарного водопровода установлено 18 гидрантов. Забор воды на наружное пожаротушение осуществляется из двух пожарных резервуаров с водой объемом 500 м³ каждый, имеющих подъезд для пожарной техники. Для поддержания необходимого давления в пожарном водопроводе на предприятии имеется пожарная насосная станция. В насосной установлены 2 насоса марки МС6, один рабочий — с приводом от электродвигателя, другой резервный — с приводом от двигателя внутреннего сгорания.
На территории размещено пожарное депо на 1 автомобильный въезд. В пожарном депо хранится запас пенообразователя марки ТЭАС в количестве 8600 литров.
На вооружении предприятия имеется пожарный автомобиль АЦ- 40(130)63Б.
Здания административно-лабораторного корпуса, тарного склада, гаража, мастерских, котельной, пожарной насосной станции оборудованы внутренними противопожарными водопроводами с пожарными кранами.
Для тушения пожара до прибытия основных сил и средств объекты склада обеспечены переносными и передвижными порошковыми и углекислотными огнетушителями ОП-ЮО, ОП-50, ОУ-Ю, ОУ-5 и ОУ-2 и пожарным инвентарем.
Автоматической пожарной сигнализацией оборудованы: здания продуктовой насосной, административно-лабораторного корпуса, маслораздаточной насосной, заглубленной маслонасосной, РМУ, гаража, мастерских, технического отдела и пожарного депо, операторной и проходной. Все шлейфа пожарной сигнализации заведены в здание проходной, где установлены прнемно-контролъные приборы. По периметру резервуарного парка светлых нефтепродуктов и на железнодорожной эстакаде светлых нефтепродуктов установлены ручные пожарные извещатели.
2.3.1 Общая характеристика нефтебазы По значимости, проводимые на нефтебазе операции, делятся на основные и вспомогательные.
К основным операциям относятся такие как:
- прием нефтепродуктов, доставляемых на нефтебазу в железнодорожных вагонах, по магистральным нефтепроводам, автомобильным транспортом и в мелкой таре (контейнерах, бочках);
- хранение нефтепродуктов в резервуарах и в тарных хранилищах;
- отгрузка нефтепродуктов и нефтей по железной дороге, автомобильным транспортом;
- компаундирование (от англ. Compound — составной, смешанный, смешение) нефтепродуктов.
К вспомогательным операциям относятся:
- очистка и обезвоживание нефтепродуктов;
- изготовление и ремонт нефтяной тары;
- ремонт технологического оборудования, зданий и сооружений;
- эксплуатация энергетических установок и транспортных средств.
Объемы основных и вспомогательных операций зависят от категории нефтебазы и программы их производственной деятельности.
В целях организации четкого и бесперебойного проведения всех операций, а также из соображений противопожарной безопасности все объекты нефтебаз распределены по зонам (28, https:// ).
Зона железнодорожных операций включает сооружения для погрузки и разгрузки нефтепродуктов и нефти. В этой зоне размещаются: железнодорожные подъездные пути, сливо-наливные эстакады, насосные для перекачки нефтепродуктов, операторная для обслуживающего персонала эстакады.
Зона хранения представлена следующими объектами: резервуарными парками, технологическими трубопроводами, насосными, операторными.
Зона оперативная, в которой производится отпуск нефтепродуктов мелкими партиями в автоцистерны, контейнеры и бочки, имеет: автоэстакады для налива нефтепродуктов в автоцистерны, разливочные для налива нефтепродуктов в бочки, склады для затаренных нефтепродуктов, лаборатория для анализа качества нефтепродуктов, тарные склады и пр.
Зона вспомогательных сооружений, предназначенных для обслуживания нефтебазы, включает: механическую мастерскую, котельную, электростанцию или трансформаторную подстанцию, цех по производству и ремонту нефтяной тары, водопроводные и сантехнические сооружения, материальный склад, топливный склад для нужд нефтебазы, объекты противопожарной службы.
Зона административно-хозяйственная, в которую могут входить: контора нефтебазы, пожарное депо, здание охраны нефтебазы, гараж.
Зона очистных сооружений, может включать: нефтеловушку для отделения нефтепродуктов от воды, насосную при нефтеловушке, блочные очистные сооружения.
2.3.2 Типы резервуаров и их конструкции Корпуса и днища резервуаров изготовляют из стальных листов размером 1,5Ч6 м, толщиной 4−25 мм. Для покрытий резервуаров применяют стальные листы толщиной 2,5−3 мм, размером 1,25Ч2,5 м. При изготовлении корпуса резервуара листы располагают длинной стороной горизонтально. Один ряд сваренных листов по окружности резервуара называется поясом. Пояса резервуара по отношению друг к другу могут располагаться ступенчато, телескопически и встык. Вертикальные швы каждого пояса смещают относительно друг друга не менее чем на 500 мм.
Днище резервуаров изготовляют из стальных листов указанных выше размеров толщиной 4−8 мм. Резервуар устанавливают на специально подготовленный фундамент, который состоит из подсыпки, насыпаемой из местных грунтов, не содержащих растительных остатков, и песчаной «подушки» толщиной 15−20 см. Для предотвращения коррозии днища его укладывают на изолирующий слой, представляющий собой смесь песка с мазутом. Насыпные основания имеют вокруг резервуара бровку шириной 0,7 м. Откос основания выполняется с уклоном 1: 1,5.
На распределительных нефтебазах широко применяют горизонтальные цилиндрические резервуары с плоскими, коническими и сферическими днищами. Объем таких резервуаров от 3 до 300 м³. В большинстве случаев на нефтебазах эти резервуары рассчитывают на избыточное давление, не превышающее 0,07 МПа. Устанавливают их наземно или под земно. В целях сокращения площади, занятой резервуарами, их можно устанавливать группами объемом не более 300 м³.
На нефтебазах и перекачивающих станциях применяют и неметаллические резервуары самых разнообразных форм и конструкций. Их сооружают железобетонными, бетонными, кирпичными, земляными и из синтетических материалов. Из неметаллических на нефтебазах больше всего железобетонных резервуаров, обладающих рядом преимуществ по сравнению с металлическими: долговечностью, меньшим расходом металла на 1 м³ объема, меньшими потерями от испарения и повышенной пожарной безопасностью. Железобетонные резервуары в основном сооружают подземными или полуподземными. Форма их в плане бывает прямоугольная и круглая. Преимущественно сооружают цилиндрические железобетонные резервуары высотой от 4 до 10 м и объемом до 50 000 м3[4,6].
2.3.3 Оборудование резервуаров Нормальная эксплуатация резервуаров обеспечивается специальной арматурой и гарнитурой, смонтированной на них.
Каждый резервуар снабжается лестницей, необходимой для осмотра оборудования, отбора проб и контроля уровня нефтепродукта. Лестницы строят прислоненными, спиральными (по стенке резервуара) и шахтными. Лестницы должны иметь перила высотой не менее 1 м; ширина лестниц не менее 0,7 м, шаг ступеней не более 0,25 м; наклон к горизонту марша не более 60°.
У места присоединения лестницы к крыше резервуара сооружается замерная площадка, обнесенная перилами высотой 1 м в обе стороны от лестницы не менее чем на 1,5 м. На этой площадке устанавливают замерный люк, замерные приспособления и дыхательную арматуру.
Приемораздаточные патрубки предназначаются для присоединения к ним приемных или раздаточных трубопроводов снаружи резервуаров и хлопушки или шарнира подъемной трубы изнутри. Они устанавливаются на нижнем поясе в количестве от одного до четырех (при большом расходе закачки и выкачки продукта — 3000 м3/ч и более).
Диаметры приемораздаточных патрубков принимаются от 150 до 700 мм.
Замерный люк служит для замера в резервуаре уровней нефтепродукта и подтоварной воды, а также для отбора проб при помощи пробоотборника. Крышка замерного люка закрывается герметично с помощью прокладки и нажимного откидного болта. Для обозначения постоянного места замера внутри люка расположена направляющая колодка, по которой спускают в резервуар замерную ленту с лотом. Колодка обычно изготовляется из меди или алюминия, чтобы предотвратить искрообразование.
Люк-лаз устанавливается на нижнем поясе резервуара и предназначается для входа обслуживающего персонала внутрь резервуара при его очистке и ремонте, а также для освещения и проветривания резервуара при проведении этих работ.
Световой люк вертикальных резервуаров устанавливается на крыше резервуара над приемораздаточными патрубками.
При открытой крышке через него проникает внутрь резервуара свет и производится проветривание резервуара перед зачисткой. К световому люку прикрепляется запасной трос управления хлопушкой на случай обрыва рабочего троса.
Хлопушка предохраняет нефтепродукт от утечки из резервуаров при повреждениях приемораздаточных трубопроводов и их задвижек. При наполнении резервуара струя нефтепродукта силой давления приподнимает крышку хлопушки. При остановке перекачки крышка хлопушки под действием силы тяжести опускается на свое место, закрывая трубу. Герметичность хлопушки достигается за счет гидростатического давления жидкости на крышку. При выдаче нефтепродукта из резервуара крышка хлопушки открывается принудительно при помощи вращающегося барабана с наматывающимся на него тросом. При дистанционном управлении перекачкой нефтепродуктов на резервуарах устанавливают электроприводные механизмы для открывания хлопушки. Хлопушки большого диаметра при заполненном резервуаре открываются с трудом, так как приходится преодолевать вес столба нефтепродукта, давящего на крышку хлопушки. Чтобы облегчить открывание хлопушки, устанавливают перепускные трубы для выравнивания давления до и после хлопушки.
Дыхательный клапан служит для сообщения пространства внутри резервуара с атмосферой.
Дыхательный клапан представляет собой литую коробку (чугунную или алюминиевую), в которой размещены два клапана. Клапан 2 открывается при повышении давления в газовом пространстве и обеспечивает возможность выхода газов в атмосферу, клапан 1 открывается при разрежении и дает возможность воздуху войти в резервуар.
2.4 Причинно-следственный анализ аварий вертикальных стальных резервуаров 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 установлено [4], 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 показал, что фактический риск аварий на два порядка превышает нормативное значение и составляет 1,6Ч10−3.
Опасность возникновения аварийных ситуаций оценивается тяжестью причиняемого ущерба, который зависит от того, как проявляется авария: в виде взрывов и пожаров от разлившегося нефтепродукта, в виде хрупких разрушений или локальных отказов резервуаров. Как показывает практика, аварии РВС в большинстве случаев сопровождаются значительными потерями нефтепродукта, 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.
Для разработки мероприятий, позволяющих предотвратить аварии и исключить недостатки, допущенные при проектировании РВС, необходимо изучать опыт их эксплуатации и проанализировать причины аварий.
Анализ статистических данных за последние 30 лет показал, что наиболее распространенными авариями резервуаров являются хрупкое разрушение (63,1%), затем — взрывы и пожары (12,4%).
Поэтому для исследования практический интерес представляет вопрос изучения причин возникновения, последствий и мероприятий по предотвращению данного рода аварий.
Рассмотрим несколько случаев хрупкого разрушения РВС.
Полное разрушение РВС вместимостью 700 м³ произошло в Якутии при температуре -57°. В соответствии с типовым проектом резервуар предназначался для эксплуатации в условиях Крайнего Севера с расчетной температурой до -65°. Стенка резервуара должна быть изготовлена в соответствии с ГОСТ из низколегированной стали марки 09Г2С-15. Восстановление картины аварии производилось по траектории трещины и кристаллографическому характеру ее поверхности. Из чего было установлено, что хрупкая трещина возникла в уторном шве в области стыка стенки с днищем и распространилась по образующей стенки на всю её высоту. Интенсивный разлив нефтепродукта через образовавшийся проем привел к возникновению реактивной силы, под действием которой произошло лавинообразное разрушение стенки и днища резервуара.
Анализ обследования конструкционного материала показал, что резервуар был изготовлен из кипящей низкоуглеродистой стали, что является нарушением требований проекта. Кроме того, некачественное выполнение сварных швов и высокие реактивные напряжения, возникшие при низких температурах, инициировали развитие хрупкой трещины. Это трещина распространилась по всей высоте стенки и привела к полному разрушению резервуара, поскольку температура остановки хрупкой трещины у исследованной стали значительно выше температуры окружающей среды в момент аварии.
Другим примером аварии может послужить разрушение РВС вместимостью 2000 м³, которое произошло в Ивановской области. Согласно проекту стенка резервуара была изготовлена из низкоуглеродистой стали марки ВСт3сп-5. Из фрагмента развертки стенки разрушившегося резервуара (рис.1) видно, что для изготовления стенки были использованы листы разных размеров, что является нарушением проекта. К тому же не соблюдены требования проекта к выбору марки стали. В момент аварии температура стенки резервуара была выше температуры окружающей среды. Установлено, что трещина возникла в стыке стенки с днищем в сварном шве, с помощью которого был заварен монтажный проем, не предусмотренный проектом. По вертикальному сварному шву трещина пересекла первый пояс, распространилась по горизонтальному шву монтажного проема и перешла на основной металл второго пояса. Разрушение второго и последующих поясов по основному металлу сопровождалось образованием косого излома, что является признаком вязкой трещины. Фрагмент развертки стенки разрушившегося резервуара вместимостью 2000 м³ и траектория развития трещины показана на рис 1.
1 — траектория трещины; 2 — днище Рисунок 1 -Траектория трещины Результаты исследования и анализ поверхности трещины позволяют заключить, что авария резервуара вызвана появлением хрупкой трещины в сварном шве монтажного проема. Причиной появления хрупкой трещины явился дефект сварки монтажного проёма, при которой образовался глубокий непровар. Можно также заключить, что допущенное отклонение от проекта — применение стали марки Ст3кп (кипящей) вместо ВСт3сп-5 (спокойной) не стало непосредственной причиной аварии, поскольку использованная сталь сохраняла при температуре, при которой произошла авария, достаточную трещиностойкость для того, чтобы исключить проникновение трещины в соседний пояс при жестком нагружении. Проведенный анализ показывает, что основную роль в обеспечении надежности резервуара играет качество сварки. Особенность данной аварии заключается в том, что она сопровождается смешанным разрушением, то есть образованием хрупкой и вязкой трещин. В практике известны случаи, когда хрупкая трещина, пройдя несколько миллиметров, превращалась в вязкую, и на этом процесс разрушения останавливался. В анализируемом случае распространение трещины продолжалось вязко, приведя к полному разрушению резервуара. Вязкому разрушению резервуара способствовало постоянно увеличивающее нагружение краев отверстия при истечении продукта, возникшее при частичном отрыве листа, которым был заварен монтажный проем.
Отметим, ещё одну аварию резервуара вместимостью 5000 м³, вызванную хрупким разрушением, которая произошла при температуре — 34°. В данном случае трещина произошла в сварном шве корпуса люк-лаза. При внешнем осмотре было установлено, что сварка корпуса люка-лаза проведена без вывода кратера сварного шва на технологическую прокладку. В результате чего образовался непровар, который послужил причиной возникновения области повышенной концентрации напряжения. Появлению хрупкой трещины способствовали низкая температура окружающего воздуха и концентрация напряжения около отверстия в стенке резервуара, в которую вварен корпус люка-лаза. Неправильное размещение корпуса люка-лаза привело к тому, что сварной шов с дефектом оказался в области максимальной концентрации напряжения. Развитие хрупкой трещины сопровождалось разрушением корпуса люка-лаза с одновременным переходом на основной металл стенки резервуара. В результате края стенки резервуара потеряли устойчивость и раскрылись под действием гидростатического давления. Через образовавшееся в стенке отверстие произошел выброс продукта, что привело в дальнейшем к разрыву стенки резервуара.
В заключении, можно считать, что непосредственной причиной разрушения резервуара является концентратор напряжения в корпусе люка-лаза, вызванный тем, что при его сварке кратер не был выведен на технологическую прокладку, то есть не были соблюдены требования при сварке к основному металлу люка-лаза.
Изучая статистику разрушений резервуаров, можно отметить, что на практике большинство хрупких разрушений РВС возникает от сварочных дефектов или трещин малоцикловой усталости, возникающих вблизи мест концентрации напряжений. Характерными местами разрушений являются технологические отверстия, уторные и монтажные соединения.
Хрупкое разрушение РВС происходит под влиянием комплекса неблагоприятных факторов. В числе преобладающих факторов, определяющих хрупкое разрушение резервуаров, можно назвать температуру. Понижение температуры влияет на прочность металла. Известно, что в металле без трещин и надрезов прочность при понижении температуры не снижается, а в металле с концентраторами напряжений разрушение становится более хрупким с понижением температуры. Однако, как показывает практика эксплуатации резервуаров, низкая температура и соответствующая ей повышенная хрупкость основного металла не являются обязательными условиями внезапного разрушения конструкций.
На развитие хрупкого разрушения существенно влияют свойства сталей. Вероятность хрупкого разрушения увеличивается при понижении пластических свойств (охрупчивании) металла. В такой же качественной зависимости находится частота разрушения от ударной вязкости основного металла. В большей степени влияние ударной вязкости сказывается при наличии значительных концентраций напряжений. Многие стали под влиянием ряда факторов могут перейти из вязкого состояния в хрупкое.
К таким факторам можно отнести: понижение температуры, наличие объемно-напряженного состояния в сварных швах или околошовной зоне, в которых могут наблюдаться дефекты в виде непроваров и микроскопических трещин, изменение скорости нагружения и уровня взлива нефтепродукта в РВС.
Из числа элементов, входящих в состав низкоуглеродистой стали, широко применяемой для изготовления резервуаров, наибольшее влияние на ударную вязкость и критическую температуру хрупкости оказывает содержание углерода. С увеличением количества углерода склонность стали к хрупкому разрушению увеличивается, поэтому содержание углерода не должно превышать 0,2−0,22%. Марганец при его содержании до 0,65% положительно влияет на механические свойства и свариваемость стали, одновременно уменьшая склонность металла к хрупкому разрушению. Наличие кремния свыше 0,25% может привести к ухудшению свариваемости и образованию дефектов в процессе сварки. Весьма существенным для свойств сталей при низких температурах является содержание серы. Её содержание не должно превышать 0,04%. Сера не должна содержаться в стали в виде скоплений или сульфидных строчек, наличие которых может привести к скоплениям значительных концентраций.
Кроме того, не развитие процесса хрупкого разрушения РВС оказывают влияние дефекты коррозионного происхождения. Следует отметить, что для резервуаров характерны повреждения вследствие местной коррозии внутренней поверхности нижней части стенки, окрайки днища и углового шва таврового соединения с днищем. Степень коррозионных повреждений зависит от параметров агрессивной среды (уровня подтоварной воды, наличия в ней концентрации H2S, CO2 и др. агрессивных компонентов), режима эксплуатации (колебания уровня и оборачиваемости продукта), качества металла (углерода, легирующих добавок) и вида и качества антикоррозионного покрытия.
Практика исследования эксплуатируемых резервуаров показывает, что металл уторного узла и 1-ого пояса стенки резервуара чаще всего подвержены глубокой язвенной коррозии, вследствие чего происходит интенсивное локальное разрушение. На границе внутреннего сварного шва и внутренней поверхности стенки наблюдается ножевая коррозия.
Анализируя сложный механизм протекания язвенной и ножевой коррозии резервуара в зоне воздействия подтоварной воды, можно выделить следующие этапы:
— в условиях химической и структурной неоднородности сварного соединения, наличия коррозионно-активной среды происходит электрохимическая коррозия, приводящая к образованию коррозионных язв, так и насыщению водородом поверхностных слоев металла,
- под воздействием потока водорода в поверхностных слоях в отдельных участках металла происходит образование многочисленных пор, содержащих водород,
— под воздействием нормальных к поверхности металла напряжений возможно развитие как пластических сдвигов, так и межзеренных трещин, вызывающих отрыв фрагментов металла, что обусловливает резкое увеличение скорости локальной коррозии в отдельных зонах резервуара. Такие факторы коррозионного воздействия на металл приводят к водородному охрупчиванию стали резервуара.
Помимо хрупких разрушений для резервуаров характерны аварии, сопровождающиеся взрывами и пожарами.
Статистика данных по пожарам показывает, что наиболее опасным фактором возникновения пожара является гидродинамическое истечение нефтепродукта, хранимого в резервуаре. Из общего числа случаев разрушений резервуаров третья часть происшедших аварий сопровождалась разливом нефтепродукта за пределы территории парка и приводила к катастрофическим последствиям с большим материальным ущербом и гибелью людей. Особенностью гидродинамического растекания является перенос вместе с горящей жидкостью открытого огня, теплового излучения пламени и других опасных факторов пожара. Так, например, на Каменской нефтебазе в Ростовской области вследствие полного разрушения резервуара объемом 700 м³ произошел пожар, который охватил все строения и часть резервуарного парка нефтебазы и распространился на жилые дома. Площадь пожара составила более 10 тыс. м2. Убыток более 1млн. российских рублей. Пожары от утечки нефтепродукта могут происходить и не при полном разрушении резервуаров, они могут быть связаны с утечками продуктов через прокорродировавшие места резервуаров.
Типичными пожарами РВС также являются пожары при очистке и ремонте резервуаров, они составляют 40% от общего числа пожаров.
Пожары при очистке резервуаров чаще всего происходят из-за вспышки паров нефтепродукта от выхлопной трубы при зачистке резервуаров от тяжелых донных отложений. Также к пожару или взрыву могут привести нарушения герметичности фланцевых соединений, запорной и регулировочной арматуры, неисправности предохранительных клапанов и нарушения правил эксплуатации оборудования. При сливно-наливных операциях чаще всего причиной возникновения пожаров в резервуарах являются разряды статического электричества в виде искр, что является недопустимым во взрывои пожароопасных условиях.
Для ликвидации искры в качестве защитной меры используют заземление и антистатические присадки. Чтобы избежать распространения пожара, охватывающего соседние резервуары, необходимо обеспечить соблюдение требуемых противопожарных разрывов между резервуарами.
При опорожнении нефтепродукта неисправность дыхательной арматуры резервуаров или превышение допускаемой скорости слива приводят к образованию вакуума. В таких условиях в верхних поясах корпуса образуются значительные напряжения и появляются вмятины. Появление данных дефектов сопровождается изменением формы резервуаров. При многократной деформации в местах расположения вмятин ухудшаются прочностные свойства металла. При этом возможен разрыв корпуса резервуара с последующим истечением продукта, и как следствие увеличивается риск возникновения взрыва и пожара.
К аварийным ситуациям при хранении нефтепродукта нередко приводит осадка основания РВС. Осадка основания в основном происходит не равномерно, наибольшего значения она достигает около стенок и наименьшего — в центре. В результате местного повреждения окраек основания в корпусе и днище резервуара развиваются значительные напряжения, которые могут привести к изменению формы цилиндрической оболочки с образованием выпучин и вмятин.
Как показывает практика, разрушение резервуаров происходит чаще всего не при первом гидравлическом испытании, а после несколько лет эксплуатации. Характер разрушения зависит от многих факторов: качества монтажа, условий эксплуатации резервуаров.
Как показывает опыт эксплуатации стальных вертикальных резервуаров, особенно резервуаров большой вместимости, практически сразу после гидравлического испытания возникает неравномерная осадка между его центральной частью и стенкой из-за различного удельного давления на грунт от массы стенки и от гидростатической нагрузки. Давление под стенкой колеблется в пределах 0,9−1,5 МПа, а в средней части не более 0,1−0,2 МПа. Из практики эксплуатации резервуаров известны случаи, когда разница осадки между центральной и периферийной частью днища достигает 0,6−0,8 м.
Осадка оснований резервуаров, вызываемая деформацией грунтов, является неизбежным явлением в практике эксплуатации резервуаров. Осадка основания возникает в результате сжатия грунта под нагрузкой, вызванной массой конструкции резервуара и хранимой в нем жидкости.
Неравномерная осадка и местные просадки по периметру днища резервуара также являются неизбежными вследствие невозможности достижения одинаковой степени уплотнения грунтов искусственного основания.
Большие неравномерные осадки по площади днища и по его периметру вызывают дополнительные деформации в конструктивных элементах резервуаров, особенно в нижнем узле сопряжения стенки с окрайкой днища и связанные с ними дополнительные напряжения. Сочетание значительных эксплуатационных напряжений с дополнительными от неравномерной осадки может привести к разрушению узла сопряжения или к разрыву полотнища днища. В мировой практике эксплуатации стальных резервуаров известны случаи разрушения резервуаров, вызванные неравномерными осадками основания.
К числу таких аварий относятся разрыв днища длиной 10 м раскрытием 0,15 м у резервуара корпорации Mitsubishi (Япония, 1974 г.), две аварии на нефтебазе около Лондона несколько аварий на резервуарном парке фирмы ESSO (г.Фоулей, Англия).
Характерно, что на нефтебазе в г. Фоулей первая авария произошла во время их испытания (1955 г.).
Причиной разрушения днищ резервуаров была большая локальная просадка основания. В начале 70-х годов произошли еще три крупных аварий с резервуарами диаметром 53 м новой постройки. Два резервуара заполнены водой, один — нефтью. Один из поврежденных резервуаров при испытании получил в среднем осадку, равную 254 мм, а периферийная осадка по площади днища на участке шириной 2,0 м от стенки к центру — 150 мм, в то время как на не разрушенных участках она составила 40−50 мм.
