Разработка метода обнаружения источника аварийного выброса по физико-химическим характеристикам выбрасываемой смеси Сосновцева, Елена Викторовна

Введение к работе

Актуальность проблемы. На территории Российской Федерации расположено множество крупных областей, базовыми отраслями экономики которых являются нефтегазодобывающая и перерабатывающая отрасли. Территории данных областей насыщены объектами нефтяной, газовой, нефтехимической промышленности, в непосредственной близости от которых действуют предприятия машиностроения, металлургии, горнодобывающей отрасли. Такие технологические комплексы идентифицируются как потенциальные источники выделения в атмосферу аварийно химически опасных веществ и являются взрывопожароопасными производствами.

Как правило, объекты добычи, промысловой подготовки, транспорта углеводородов, газохимических комплексов занимают значительные площади. Особенно это характерно для объектов транспорта, представляющих собой сеть промысловых и магистральных трубопроводов.

Большая часть территорий функционирующих газодобывающих и газохимических комплексов густонаселенна. Поэтому актуальной задачей является своевременное обнаружение источника аварийного (несанкционированного) выброса смеси аварийно химически и взрывопожароопасных веществ, произошедшего в результате криминальной врезки в трубопровод, аварии или при проведении нерегламентных операций, включая место расположения и характеристики выбрасываемой смеси. Это позволит своевременно определить потенциальную опасность и избежать человеческих жертв, сократить зоны токсического поражения, снизить материальный ущерб предприятию и ущерб окружающей среде.

Актуальность представленного исследования подчеркивается теми обстоятельствами, что обнаружение виновников несанкционированных выбросов аварийно химически опасных веществ и места расположения источника серьезно осложнено принадлежностью близкорасположенных объектов по добыче, транспорту и переработке углеводородного сырья различным хозяйствующим субъектам. Это затрудняет координацию действий аварийных формирований, увеличивает время с момента появления субъективных и объективных данных о загрязнении воздуха до обнаружения его источника, соответственно, увеличивает объемы выброса, размеры зон токсического поражения, что ставит под угрозу безопасность персонала, работающего на объектах добычи, переработки и транспорта углеводородного сырья, и жителей близлежащих населенных пунктов.

Цель работы – повышение уровня пожарной и промышленной безопасности объектов нефтегазовых комплексов путем обнаружения источника аварийного выброса взрывоопасных веществ по физико-химическим характеристикам выбрасываемой смеси.

Для решения поставленной цели были сформулированы следующие
основные задачи:

систематизация и анализ существующих методов обнаружения источников аварийных (несанкционированных) выбросов на производственных объектах нефтегазовой отрасли, выявление ограничений их применения;

экспериментальное обоснование применимости положений теории атмосферной диффузии для оценки устойчивости соотношения концентраций основных химически и взрывоопасных веществ в облаке выброса на различных расстояниях от источника с учетом состава выброса и метеоусловий;

разработка метода обнаружения источника аварийного выброса химически и взрывоопасных веществ в атмосферу с использованием данных инструментальных замеров и информационной базы данных предприятий и метеопараметров;

анализ эффективности способа обнаружения аварийного (несанкционированного) выброса по физико-химическим характеристикам выбрасываемой смеси и его практическая реализация.

Методы решения поставленных задач

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследований: теоретико-экспериментальные методы – инструментальные методы определения метеопараметров и концентраций примесей в атмосферном воздухе; теоретические методы – метод математического моделирования распределения концентраций примесей в атмосферном воздухе.

Научная новизна результатов работы

1. Усовершенствованы методы математического моделирования диффузионного распространения примесей в атмосфере применительно к решению задачи обнаружения источника аварийного выброса по физико-химическим характеристикам выбрасываемой смеси.

2. На основе экспериментальных исследований установлено, что соотношения концентраций основных веществ в облаке выброса устойчивы и не зависят от расстояния, на которое удалено облако выброса от источника выброса.

3. Разработан и обоснован алгоритм обнаружения источника аварийного выброса на основе теории атмосферной диффузии.

4. Разработан метод обнаружения аварийного (несанкционированного) источника выброса по соотношению концентраций основных компонентов в облаке выброса. Определены приемлемые соотношения концентраций веществ в выбросах, характерных для объектов газового комплекса и смежных отраслей.

На защиту выносятся:

1. Полученные расчетным путем соотношения концентраций аварийно химически и взрывопожароопасных веществ в облаке выброса объектов газового комплекса;

2. Результаты натурных исследований, подтверждающие применимость теории атмосферной диффузии для быстропротекающих процессов поступления аварийных выбросов химически и взрывоопасных веществ в атмосферу;

3. Алгоритм обнаружения источника несанкционированного выброса аварийно химически опасных веществ;

4. Метод обнаружения источника аварийного (несанкционированного) выброса химически и взрывопожароопасных веществ в атмосферу, базирующийся на соотношениях концентраций основных компонентов смеси в облаке выброса, с использованием модели атмосферной диффузии примесей в атмосферном воздухе.

Практическая ценность результатов работы

4. 1. 1. 1. Разработан и опробован метод обнаружения источника аварийного выброса химически опасных веществ на территориях с большим количеством опасных производственных объектов, расположенных в непосредственной близости друг от друга и принадлежащих различным хозяйствующим субъектам.

         2. Предложенный метод позволяет ускорить принятие организационных решений и мероприятий по управлению аварийной ситуацией, сократить время с момента появления субъективных и объективных данных о загрязнении воздуха до обнаружения его источника, а следовательно, сократить размеры зон токсического поражения, ускорить ликвидацию негативных последствий аварийных выбросов для персонала, населения, имущества предприятий и окружающей природной среды на производственных объектах нефтегазовой отрасли.

         3. Разработанный метод обнаружения отличает универсальность и возможность его применения для любых промышленных комплексов, на территориях которых плотно расположены производственные объекты с идентичными аварийно химически опасными веществами.

         Апробация результатов работы. Основные положения и результаты работы докладывались на: IV Молодежной научно-технической конференции с международным участием «Основные проблемы поиска, освоения и обустройства нефтегазовых месторождений и пути их решения» (23-24 сентября 2010 г., г. Оренбург), III Общероссийской научной конференции «Актуальные вопросы науки и образования» (11-13 мая 2010 г., г. Москва), научной конференции «Новые технологии, инновации, изобретения» (5-7 июля 2010 г., г. Иркутск), Х международной научно-практической конференции «Прогрессивные технологии в транспортных системах» (25-27 октября 2011 г., г. Оренбург), Молодежной научно-технической конференции с международным участием «Инновационные решения для нефтегазовой отрасли (Опыт и перспективы)» (19-20 апреля 2012 г., г. Оренбург), научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (23 мая 2012 г., г. Уфа).

         
         Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 10 научных трудах, в том числе в 4 ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, получено положительное решение о выдаче патента на изобретение.

         Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, библиографического списка, включающего 101 наименование, 2 приложений. Работа изложена на 135 страницах машинописного текста, содержит 27 таблиц, 32 рисунка.

         Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам ООО «ВолгоУралНИПИгаз» за помощь в проведении инструментальных исследований, Осиповой Л.В. - руководителю отдела аккредитации Всероссийского научно-исследовательского института метрологии им. Д.И.Менделеева.

         Похожие диссертации на Разработка метода обнаружения источника аварийного выброса по физико-химическим характеристикам выбрасываемой смеси

         

         Исследование и разработка методов оценки уровня промышленной безопасностиБуйко Кирилл Викторович

         Разработка методов определения мышьяка в водных объектах с автоматической обработкой хроматографических данныхЖидкова, Людмила Борисовна

         Исследование и разработка методов утилизации некондиционного пестицида Рамрод в технологии обработки металловЗамай, Жанетта Васильевна

         Разработка методов обеспечения промышленной безопасности при профилактике и ликвидации открытых газовых фонтановЯковенко, Николай Андреевич

         Разработка методов и средств управления техногенными рисками при освоении сероводородсодержащих месторождений нефти и газаГендель, Григорий Леонидович

         

         Разработка методов прогнозирования и предотвращения последствий взрывов при аварийном взаимодействии расплавленного металла с водой и кислородосодержащими материаламиКузнецов Олег Викторович

         Разработка метода прогноза геодинамических явлений в угольных пластах с учетом влажности шахтной атмосферыСазонов, Михаил Сергеевич

         

         Разработка метода оценки предельного состояния металла технологических трубопроводов по электромагнитным параметрамШарипкулова Айгуль Тимирьяновна

         

         Обоснование и разработка методов повышения безопасности сейсмического проявления короткозамедленного взрывания на горных предприятияхЭквист Борис Владимирович

         

         Разработка метода оценки риска возникновения пожаров и снижения пожарной опасности на угольных шахтах Восточного ДонбассаВяльцев, Александр Владимирович