Введение к работе
Актуальность темы исследования. Возрастающие потребности Социалистической Республики Вьетнам (СРВ) в нефтепродуктах повлекли за собой значительное увеличение объемов добычи, транспортировки и переработки нефти и как следствие - рост числа объектов по реализации нефтепродуктов. Так, за последнее десятилетие число автозаправочных станций (АЗС) по приему, хранению и отпуску нефтепродуктов (бензин и дизельное топливо) потребителям выросло почти втрое и достигло 9937 объектов.
Одновременно с ростом строительства АЗС резко возросло и количество пожаров на данных объектах. По официальным данным Министерства общественной безопасности (МОБ) СРВ за период с 1997 г. по 2006 г. на АЗС зарегистрировано 779 пожаров, 48,8 % из которых связаны с аварийными разливами нефтепродуктов при проведении сливных операций из автомобильных цистерн (АЦ) в резервуары хранения. Именно последствия этих аварийных ситуаций привели к гибели 38 и травмам более 200 человек с общим экономическим ущербом более 7,62 млн. долларов США.
Выполненный в работе анализ статистических данных пожаров на АЗС в СРВ позволил выявить некоторые особенности их развития при аварийной ситуации, связанной с выходом в окружающее пространство топлива при разгерметизации сливного патрубка АЦ:
-
быстрое воспламенение паров разлившегося нефтепродукта в условиях высоких температур окружающего воздуха с распространением опасных факторов пожара на большие расстояния (часто с выходом за территорию объекта в черту населенных пунктов) (65 %);
-
каскадное развитие пожара, чему способствовало размещение технологического оборудования на ограниченной территории АЗС, тесная застройка населенных пунктов, а также нахождение на станции дополнительных зданий и сооружений (магазинов сопутствующих товаров и пунктов питания) (20 %);
-
взрыв АЦ с образованием «огненного шара» и последующими катастрофическими последствиями, что обусловлено, в основном, невозможностью перекрытия утечки топлива вследствие отсутствия на АЦ управляемых донных клапанов, а на АЗС - систем по ограничению аварийного разлива топлива в сочетании с автоматическими установками пожаротушения (1,3 %).
Следует отметить, что установленная по результатам обработки статистических данных вероятность возникновения аварии, связанной с разгерметизацией сливного патрубка АЦ и выбросом нефтепродукта в окружающую среду на АЗС в СРВ составляет 3,8-10"3 год"1, что на два порядка превышает аналогичный показатель по России и другим странам.
До настоящего времени исследования по прогнозированию пожаровзрывоопасных ситуаций на АЗС в СРВ не проводились, а в единственном действующем в СРВ нормативном документе по пожарной безопасности АЗС какие-либо требования, предъявляемые к проведению сливных операций, запорной арматуре АЦ, площадке для АЦ, обустройству аварийного резервуара, установкам пожаротушения и др., отсутствуют.
Таким образом, значительные негативные социально-экономические последствия техногенных аварий и пожаров, произошедших на АЗС в СРВ, а также отсутствие современной нормативно-технической базы, ставят проблему предупреждения чрезвычайных ситуаций, обусловленных, в первую очередь, аварийными разливами топлива при проведении сливных операций, и как следствие, разработки адекватных мер защиты, в ряд актуальных вопросов.
Целью диссертационного исследования является разработка рекомендаций по ограничению разлива нефтепродукта при разгерметизации сливного патрубка АЦ и предотвращению ее взрыва в очаге пожара.
Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи:
произвести анализ пожарной опасности АЗС и систем по ограничению разлива нефтепродукта при разгерметизации сливного патрубка АЦ;
собрать и проанализировать статистические данные последствий аварийных разливов нефтепродуктов на АЗС, на основе которых рассчитать вероятности реализации сценариев развития рассматриваемой аварии для оценки пожарного риска;
произвести натурные эксперименты и разработать методику прогнозирования площади и формы разлива нефтепродукта при разгерметизации сливного патрубка АЦ, содержащую математические зависимости и номограммы для их внедрения в нормативный документ и использования в практической деятельности сотрудниками противопожарной службы;
предложить мероприятия по ограничению разлива нефтепродуктов на АЗС с экспериментальным обоснованием минимально допустимого диаметра сливного отверстия системы аварийного слива топлива с площадки для АЦ;
произвести аналитическую оценку возможности взрыва АЦ в очаге пожара разлива нефтепродукта с образованием «огненного шара» и предложить мероприятия по предотвращению возникновения данного сценария аварии.
Объектом исследования являлся процесс разлива нефтепродукта при разгерметизации сливного патрубка АЦ по территории с различным уклоном местности и видом поверхности (бетон, грунт, грунт с песком).
В качестве предмета исследования рассматривались мероприятия противопожарной защиты, направленные на ограничение разлива нефтепродукта на территории АЗС и предотвращение взрыва АЦ в очаге пожара.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
По результатам обработки статистических данных установлена вероятность возникновения аварии на АЗС в СРВ, связанной с разгерметизацией сливного патрубка АЦ, а также статистические вероятности различных сценариев развития рассматриваемой аварии.
-
На основе обработки результатов произведенных натурных экспериментов получены математические зависимости и разработаны номограммы для определения площади и формы разлива нефтепродукта на территориях с различным уклоном местности и видом поверхности при разгерметизации сливного патрубка АЦ, емкостью от 2 до 16 м3.
-
Экспериментально установлен минимальный диаметр сливного отверстия системы аварийного слива топлива с отбортованной площадки для АЦ, обеспечивающего слив нефтепродуктов в аварийный резервуар без его перелива на остальную территорию АЗС.
4. Получены результаты численного моделирования времени
достижения критической температуры нефтепродуктом в АЦ при
образовании «огненного шара».
Практическая ценность работы состоит в том, что разработанная методика прогнозирования площади и формы разлива нефтепродукта позволяет выявить пути распространения пожара с АЗС
на соседние объекты и рассчитать необходимое количество сил и средств для тушения пожара и ликвидации аварии в целом. Предложенные мероприятия по ограничению разлива топлива и предотвращению взрыва АЦ в очаге пожара способны не допустить каскадное развитие пожара на АЗС в СРВ, тем самым свести к минимуму возможные катастрофические последствия.
Материалы диссертации реализованы при:
а) составлении доклада начальнику пожарной охраны СРВ
«О состоянии пожарной безопасности на АЗС Вьетнама». Ханой.: 2007 г.;
б) разработке нормативного документа по пожарной безопас
ности: «Рекомендации по обеспечению пожарной безопасности АЗС
«PETROLIMEX Вьетнам»». Ханой.: 2010 г.;
в) организации практической работы в гарнизонах пожарной ох
раны СРВ при составлении оперативных планов пожаротушения и ли
квидации разливов нефтепродуктов на АЗС, прогнозировании зон по
жарной опасности при разливе топлива в случае разгерметизации
сливного патрубка АЦ, а также при проведении пожарно-тактических
учений с целью выработки и принятия управленческих решений по
обеспечению пожарной безопасности АЗС в СРВ;
г) разработке лекционного материала по курсу «Пожарная
безопасность объектов топливно-энергетического комплекса СРВ»
в Институте противопожарной безопасности МОБ СРВ;
д) проектировании и строительстве многотопливных автозапра
вочных комплексов ООО «НОВАТЭК-АЗК» (Россия) с целью обеспе
чения требуемого уровня пожарной безопасности.
Основные результаты работы были доложены на:
Международной научно-технической конференции «Системы безопасности» (г. Москва, Академия ГПС МЧС России, 2007 г., 2008 г.);
34-й Научно-технической конференции «Решения пожарной безопасности в развитии экономики страны» (г. Ханой, ИПБ МОБ Вьетнама, 2008 г.);
9-ом Симпозиуме Вьетнамской научно-технической ассоциации в РФ (г. Москва, Вьетнамская научно-техническая ассоциация в РФ, Посольство Вьетнама в России, 2008 г.);
Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы пожарной безопасности» (г. Москва, ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2008 г., 2009 г.).
На защиту выносятся:
- результаты анализа статистических данных о последствиях раз
лива нефтепродуктов при разгерметизации сливного патрубка АЦ;
- результаты анализа ранее проводившихся исследований по
разливу жидкостей из технологических емкостей на производствен
ных площадках;
закономерности и номограммы, полученные в результате обработки данных натурных экспериментов по разливу жидкости при разгерметизации сливного патрубка АЦ;
результаты натурных экспериментов по определению минимально допустимого диаметра сливного отверстия системы аварийного слива топлива с отбортованной площадки для АЦ;
результаты численного моделирования времени достижения критической температуры нефтепродуктом в АЦ при образовании «огненного шара»;
варианты мероприятий по ограничению аварийного разлива топлива на АЗС и предотвращению взрыва АЦ в очаге пожара.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ.
Структура, объем работы и ее основные разделы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и приложения. Содержание работы изложено на 150 страницах текста, включает в себя 46 таблиц, 33 рисунка, список использованной литературы из 101 наименования.
