Введение к работе
Актуальность проблемы. Последнее пятидесятилетие для нефтехимической отрасли характерно коренными изменениями. Доля нефти и газа среди первичных энергоисточников возросла до 70%. Энергонасыщенность современных объектов стала колоссальна- типовой нефтеперерабатывающий завод производительностью 10 - 15 млн.т/год сосредотачивает на своей промышленной территории от 200 до 500 тыс.т углеводородного топлива, энергосодержание которого эквивалентно 2-5 мегатоннам тротила. Постоянно интенсифицируются технологии - такие параметры, как температура, давление, содержание опасных веществ, растут и приближаются к критическим. Растут единичные мощности аппаратов, количества находящихся в них опасных веществ. Номенклатура выпуска нефтеперерабатывающего или нефтехимического завода с передозой технологией, обеспечивающей комплексную переработку сырья, стата состоять из тысяч позиций, причем многие из изготавливаемых продуктов взрывопожароопасны и (или) токсичны.
Перечисленные особенности современных объектов нефтепереработки обусловливают потенциальную опасноснссть их как для соседних промпредприятий, так и для прилегающих жилых микрорайонов, масштаб аварийности и последствий аварий. Экономическая целесообразность кластеризации промышленных предприятий ведет к созданию индустриальных комплексов, в которых находятся узлы энергораспределения, тепло- и газоснабжения, транспортных магистралей и которые, как правило, размещаются в местах проживания населения. Типичный тому пример - Московский нефтеперерабатывающий завод (МНПЗ) расположенный в черте города Москвы. МНПЗ ежегодно перерабатывает около 12 млн.т углеводородного сырья, в производстве задействовано более 40 технологических установок и резервуарный парк, расположенные на территории общей площадью порядка 3-х кв.км. Практическая эксплуатация установок МНПЗ подтверждает потенциальную возможность угрозы взрыва, пожара или аварии.
Ежегодно в мире на нефтеперерабатывающих предприятиях происходит 1500 аварий 4Z которых уносят от 150 до 200 человеческих жизней. Велик и материальный ущерб - в среднем свыше 100 млн. долларов в год. Аварийность промышленных предприятий имеет тенденцию к росту. Так в США с 1950 по 1980 г. число аварий в нефтепереработке увеличилось в 3 раза, число человеческих жертв - почти в б раз, материальный ущерб - в 11 раз. Аналогичное положение и в нашей стране. Только за последние три года крупные аварии с взрывами и пожарами произошли на НПЗ в Москве, Ярославле, Красноярске, Уфе. Возрос и их разрушительный эффект.
Таким образом, актуальной как в теоретическом, так и в практическом плане является задача исследования взрыво-пожароопасности промышленной территории нефтеперерабатывающих предприятий (на примере Московского НПЗ) и разработка для таких объектов автоматизированного комплекса взрывопожарозащиты (АК ВПЗ). Под промышленной территорией нефтеперерабатывающего предприятия мы понимаем искусственно ограниченную часть территории в пределах городской застройки или рядом с ней, на которой сосредоточены энергонасыщенные объекты - открытые технологические установки, резервуарные парки, сливо-наливные эстакады, здания и очистные сооружения связанные между собой разветвленной сетью технологических коммуникаций.
Цель исследования. Целью данной диссертационной работы является повышение уровня взрывопожарозащиты объектов нефтепереработки путем экспериментальных и теоретических исследований загазованности воздушной среды промышленной территории МНПЗ при регламентном и аварийном режимах функционирования технологического оборудования и разработка на базе этих исследований исходных данных на проектирование автоматизированного комплекса взрывопожарозащиты.
Научная новизна диссертации состоит в анализе взры-вопожароопасности Московского НПЗ определяющего необходи-
мость и актуальность контроля и защиты промышленной территории нефтеперерабатывающих производств от аварийной загазованности; в полномасштабной экспериментальной оценке загазованности воздушной среды МНГО при регламентном режиме работы технологического оборудования; в результатах вычислительных экспериментов и исследовании основных закономерностей динамики полей до- и взрывоопасных концентраций согласно принятому для НПЗ сценарию аварии; в разработке исходных данных на проектирование АК ВИЗ -МНГО. общесистемных решений, описаний организационного и технического обеспечений автоматизированного комплекса взрыво-пожарозащиты включающих в -себя функциональную, организационную структуру и структуру комплекса технических средств (КТО АК ВПЗ -МНГО; в разработке алгоритмов и программ математического обеспечения информационно - управляющей подсистемы АК ВИЗ, реализующей функцию прогнозирования развития аварийной загазованности на промтеррито-рии объекта защиты, а также математической модели, алгоритмов и вычислительных программ рационального размещения датчиков газоанализаторов КТС АК ВПЗ на промышленной территории открытых технологических установок НПЗ.
Практическая ценность работы заключается в разработке: 1) на уровне изобретения автоматизированного комплекса вэрывопожарозащиты промышленной территории объектов нефтепереработки (Патент N 1788902 А62С 37/10 на устройство КТС АК ВПЗ); 2) карт содержания углеводородного пол-лютанта в воздухе промышленной территории и санитарно-за-щитной зоны МНГО; 3) алгоритмов и вычислительных программ рационального размещения датчиков газоанализаторов и схем их расстановки на планах всех потенциально опасных технологических установок московского НПЗ; 4) исходных данных на проектирование автоматизированного комплекса вэрывопожарозащиты МНГО; 5) алгоритмов и вычислительных программ для математического обеспечения информационно-управляющей подсистемы АК ВПЗ в области реализации функции прогнозирования аварийной загазованности.
Реализация результатов работы. Внедрены на Московском нефтеперерабатывающем заводе при решении вопросов ох-акы окружающей среды и обеспечения пожарной безопасности ткрытых технологических установок, следующие результаты: арты содержания углеводородного поллютанта в воздухе ромышленной территории и санитарно-защитной зоны МНПЗ; сходные данные на проектирование автоматизированного омплекса взрывопожарозащиты МНПЗ, включающие в себя -бщесистемные решения, описания организационного и техни-еского обеспечении АК ВПЗ, схемы функциональной, органи-ационной структур и структуры комплекса технических редств АК ВПЗ -МНПЗ, алгоритмы и вычислительные програм-ы для математического обеспечения информационно - управ-яющей подсистемы АК ВПЗ -МНПЗ; реализующей функцию прог-озирования развития аварийной загазованности, а также хемы рациональной расстановки датчиков газоанализаторов ТС АК ВПЗ на промышленной территории всех потенциально пасных технологических установок Московского НПЗ.
Научно-технические решения предложенные в диссерта-ии использованы ПО "АНАЛИТПРИБОР" (г.Смоленск) в области азработки перспективной схемно-конструктивной идеологии остроения термохимических газоанализаторов, а также тех-ического задания на опытно-конструкторскую разработку тациокарного многоканального термохимического анализато-а нового поколения - СТМ-20.
Апробация работы. Основные результаты и положения иссертации докладывались в ВИПТШ МВД РФ на научно-техни-еских конференциях "Организация тушения пожаров и ава-ийно-спасательных работ" (1989 г.) и "Совершенствование еятельности органов государственного пожарного надзора" 1990 г.); на конференции "Обеспечение пожарной безопас-ости объектов на стадии проектирования и строительства" Ленинградском доме научно - технической пропаганды 1990 г.); на конференции "Совершенствование системы под-
готовки кадров и проблемы деятельности пожарной охраны" в Алма-Атинском ПТУ (1993 г.), на совместном заседании кафедр пожарной автоматики, автоматизированных систем управления и связи и высшей математики ВЖІТШ ШД РФ (1993г.); на заседаниях кафедры пожарной автоматики ВИПТШ МВД РФ (1990-1993 г.г.).
На защиту выносятся:
результаты оценки уровня опасности промышленной территории объектов нефтепереработки по тротиловому эквиваленту, а также последствий возможной аварии на всех взры-вопожароопасных открытых технологических установках Московского НПЗ;
методика и результаты экспериментальных исследований загазованности промышленной территории и санитарно-защитной зоны МНПЗ при регламентном (нормальном) режиме работы технологического оборудования, а также карты содержания углеводородного поллютанта в воздухе объекта исследования;
результаты моделирования' аварийных ситуаций и прогнозирования основных параметров полей взрывоопасных концентраций для промышленной территории МНПЗ и окружающих жилых микрорайонов;
алгоритмы, вычислительные программы и карты (на примере Московского НПЗ) рационального размещения датчиков газоанализаторов на открытых установках нефтеперерабатывающих производств;
исходные данные на проектирование автоматизированного комплекса взрывопожарозашиты объектов нефтепереработки, его функциональная и организационная структуры, а также структура комплекса технических средств.
Публикации. Основные результаты работы отражены в десяти публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературных источников и приложений. Общий объем работы 230 страниц, в том числе 138 страниц текста, 60 страниц рисунков и
таблиц. 10 страниц списка литературных источников и 22 страницы приложений.
