Ефремов С.В., Косиченко Н.В. Декларирование опасных производств

Подождите немного. Документ загружается.

161

Символы А1…А10 обозначают:

А1 – мгновенное воспламенение истекающего продукта с последую-

щим факельным горением;

А2 – факельное горение, тепловое воздействие факела приводит к

разрушению близлежащего резервуара и образованию «огненного шара»;

А3 – мгновенный выброс продукта с образованием «огненного шара»;

А4 – мгновенного воспламенения не произошло, авария локализована

благодаря эффективным мерам по предотвращению пожара либо

в связи с

рассеянием парового облака;

A5 – мгновенной вспышки не произошло, меры по предотвращению

пожара успеха не имели, возгораний пролива;

A7 — сгорание облака парогазовоздушной смеси;

A9 — сгорание облака с развитием избыточного давления в открытом

пространстве;

А6, А8, А10 — разрушение близлежащего резервуара под воздействи-

ем избыточного давления или тепла при горении пролива или

образовании

«огненного шара».

Рассчитывают вероятности

Q (А

) реализации каждого из рассматри-

ваемых вариантов логической схемы. Для этого используют следующие

соотношения:

шофмгab

QQQQAQ

)(

(63)

где

ав

– вероятность аварийного выброса горючего вещества (разгер-

метизация установки, резервуара, трубопровода;

мг

– вероятность мгновенного воспламенения истекающего продукта;

– вероятность факельного горения струи истекающего продукта.

о.ш

– вероятность разрушения близлежащего резервуара под воздейст-

вием «огненного шара».

О.ШО.Ш

QQ −=1

(64)

Q(A

) = Q

ав

×Q

мг

×Q

о.ш

(65)

Q(A

) = Q

ав

×Q

мг

×Q’

о.ш

(66)

где

Q’

о.ш

– вероятность разрушения резервуара с образованием огнен-

ного шара.

Q(A

) = Q

ав

мг

×Р

(67)

где

мг

– вероятность того, что мгновенного воспламенения истекаю-

щего продукта не произойдет;

Q(A

) = Q

ав

ШОвпмг

QQPQ

×××

(68)

— вероятность того, что средства предотвращения пожара задачу

выполнили, либо произошло рассеяние облака парогазовоздушной смеси,

где

= 1 – Р

вероятность невыполнения задачи средствами предотвра-

щения пожара;

вп

— вероятность воспламенения пролива.

162

Q(A

) = Q

ав

ШОвпмг

QQPQ

×××

(69)

) = Q

ав

ШОcoвпмг

QQQPQ

××××

(70)

где

впвп

QQ −=1

cо

— вероятность воспламенения облака паровоздушной смеси.

ШОcвпмгав

QQQPQQAQ

.38

)( ×××××=

(71)

ШОcдвпмгав

QQQPQQAQ

.39

)( ×××××=

(72)

где

сд

= 1 – Q

со

вероятность сгорания облака паровоздушной смеси, с

развитием избыточного давления.

ШОcдвпмгав

QQQPQQAQ

.310

)( ×××××=

(73)

Оценку вероятностных параметров, входящих в формулы (63)…(73),

проводят следующим образом:

Вероятность

aв

разгерметизации установки (трубопровода, резервуа-

ра) и выброса горючего вещества в течение года определяют исходя из

статистических данных об авариях по формуле:

уст

ав

(74)

где

ав

— общее число аварийных выбросов горючего продукта на ус-

тановках данного типа;

уст

— число наблюдаемых единиц установок;

Т— период наблюдения, лет.

Вероятность мгновенного возгорания истекающего продукта

мг

рас-

считывают по формуле

ав

мг

Q =

(75)

где

мг

— число случаев мгновенного воспламенения истекающего

продукта при его аварийных выбросах.

При отсутствии необходимых статистических данных допускается

принимать:

мг

= 0,05;

95,0=

мг

(76)

Вероятность возникновения факельного горения

рассчитывают по

формуле

мг

Q =

(77)

где

— число случаев факельного горения истекающего продукта

на установках данного типа.

Вероятность возникновения «огненного шара» при разрушении близ-

лежащего резервуара под воздействием пожара (избыточного давления)

о.ш

рассчитывают по формуле

163

о.ш

= 1 – Р

бл

×Р

па

×Р

оп

×[1 – (1 – Р

ор

)×(1 – Р

тп

)]

(78)

где

па

— техническая надежность предохранительной арматуры ре-

зервуаров, принимают:

па

= 0,95 – если установлены системы аварийного сброса продукта с

требуемой производительностью;

па

= 0 – если системы аварийного сброса отсутствуют.

бл

— техническая надежность систем блокирования процессов пода-

чи и переработки продукта при аварии, принимается:

бл

= 0,95 – если системы блокирования установлены;

бл

= 0 – если системы блокирования отсутствуют.

тп

— вероятность эффективной защиты поверхности установки с

помощью теплоизолирующих покрытий:

тп

= 0,9 — при наличии теплоизолирующею покрытия;

тп

= 0— при отсутствии теплоизолирующего покрытия.

ор

— вероятность эффективной работы систем орошения установок

(резервуаров):

ор

= 0,95 — при наличии системы орошения,

ор

= 0 — при отсутствии системы орошения.

оп

— вероятность успеха выполнения задачи оперативными подраз-

делениями пожарной охраны, прибывающими к месту аварии, рассчиты-

вают по формуле

)()(

рпрпрупсрпрупсоп

ttРРРttРРР ≤××+≤×=

(79)

где

упс

— вероятность выполнения задачи установками пожарной

сигнализации;

упс

= 1 - Р

упс

пр

— вероятность вызова персоналом аварийных подразделений:

пр

= 0,33 — при односменном режиме работы,

пр

= 0,67 — при двусменном режиме работы,

пр

= 0,99 — при трехсменном режиме работы;

– расчетное время воздействия опасных факторов пожара на близ-

лежащий резервуар до его разрушения, мин;

пр

— время прибытия оперативных подразделений к месту пожара,

мин;

Р(t

пр

≤t

) — вероятность прибытия оперативных подразделения пожар-

ной охраны за время, меньшее расчетного времени разрушения близлежа-

щего резервуара.

Вероятность

предотвращения пожара благодаря эффективным про-

тивопожарным мероприятиям или по погодным условиям рассчитывают

по формуле

мгав

нв

−

(80)

где

нв

— число аварий, при которых не произошло воспламенения

горючих веществ.

164

Вероятность Q

вп

воспламенения пролива горючих веществ, образо-

вавшегося в результате аварии с разгерметизацией установки, рассчиты-

вают по формуле

нвмгав

вп

NNN

−−

(81)

где

вп

— число случаев воспламенения пролива при авариях на уста-

новках данного типа.

Вероятность

со

сгорания облака паровоздушной смеси, образовав-

шейся в результате выброса и последующего испарения горючих веществ,

рассчитывают по формуле

впнвмгав

со

NNNN

−−−

(82)

где

со

— число случаев сгорания облака при авариях на установках

данного типа.

Вероятность

сд

сгорания паровоздушной смеси с развитием избы-

точного давления рассчитывают по формуле

впнвмгав

сд

NNNN

−−−

(83)

где

сд

— число случаев сгорания паровоздушной смеси с развитием

избыточного давления при авариях на установках данного типа.

Если статистические данные, необходимые для расчета вероятност-

ных параметров, входящих в формулы (63)…(73), отсутствуют, вероят-

ность реализации различных сценариев аварии рассчитывают по формуле

Q(A

) = Q

ав

×Q(A

)

ст

(84)

где

Q(A

)

ст

— статистическая вероятность развития аварии по i-й вет-

ви логической схемы. Для СУГ,

Q (Ai)cT определяют по таблице 37.

Таблица 37.

Статистические вероятности различных сценариев развития аварии с

выбросом СУГ

Сценарий аварии Вероятность

Факел 0,0574

Огненный шар 0,7039

Горение пролива 0,0287

Сгорание облака 0,1689

Сгорание с развитием избыточного давления 0,0119

Без горения 0,0292

Итого 1

Для каждого варианта логической схемы проводят расчеты поражаю-

щих факторов (интенсивность теплового излучения, длительность его воз-

действия, избыточное давление и импульс волны давления) с помощью

методов, приведенных в приложениях В, Д, Е. Вычисления проводят для

заданных расстояний от места инициирования аварии. Количество вещест-

165

ва, принимающего участие в создании поражающих факторов, оценивают

в соответствии с расчетным вариантом аварии.

Условная вероятность

п1

поражения человека избыточным давлени-

ем, развиваемым при сгорании газопаровоздушных смесей, на расстоянии r

от эпицентра рассчитывают следующим образом:

— вычисляются избыточное давление

∆Р и импульс I по методам, опи-

санным в приложении Е;

— исходя из значений

∆р и I, вычисляют значение «пробит» — функ-

ции

по формуле

= 5 – 0,26×ln(V)

(85)

где

3,94,8

29017500

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

(86)

∆р – избыточное давление, Па;

I – импульс волны давления, Па×с;

— с помощью таблицы Э.2 определяют условную вероятность пора-

жения человека.

Таблица 38.

Значения условной вероятности поражения человека

в зависимости от Р

Условная ве-

роятность

ор

аж

ния

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 2

67 2

95 3

12 3

25 3

36 3

45 3

52 3

59 3

10 3,72 3,77 3,82 3,90 3,92 3,96 4,01 4,05 4,08 4,12

20 4.16 4,19 4,23 4,26 4,29 4,33 4,36 4,39 4,42 4,45

30 4

48 4

50 4

53 4

56 4

59 4

61 4

64 4

67 4

69 4.72

40 4,75 4,77 4,80 4,82 4,85 4,87 4,90 4,92 4,95 4,97

50 5,00 5,03 5,05 5,08 5,10 5,13 5,15 5,18 5,20 5,23

60 5,25 5,28 5,31 5,33 5,36 5,39 5,41 5,44 5,47 5,50

70 5,52 5,55 5,58 5,61 5,64 5,67 5,71 5,74 5,77 5,81

80 5,84 5,88 5,92 5,95 5,99 6,04 6,08 6,13 6,18 6,23

90 6

28 6

34 6

41 6

48 6

55 6

64 6

75 6

88 7

05 7

— 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 . 0.70 0,80 0,90

99 7,33 7,37 7,41 7,46 7,51 7,58 7,65 7,75 7,88 ' 8,09

Условная вероятность поражения человека тепловым излучением оп-

ределяется следующим образом:

а) рассчитываются

по формуле

= -14,9 + 2,56×ln(t×q

1,33

)

(87)

Л --14,9 + 2,56 In (/^-33), (88)

где

t— эффективное время экспозиции, с;

q — интенсивность теплового излучения, кВт/м

t определяют:

166

1) для пожаров проливов ЛВЖ, ГЖ и твердых материалов

t = t

+ x/v,

(89)

где

- характерное время обнаружения пожара, с (допускается при-

нимать

t= 5 с);

х - расстояние от места расположения человека до зоны (интенсив-

ность теплового излучения не превышает 4 кВт/м

), м;

v — скорость движения человека, м/с (допускается принимать v = 5

м/с);

2) для воздействия «огненного шара» — в соответствии с приложени-

ем Д;

б) с помощью таблицы 38 определяют условную вероятность

пi

, по-

ражения человека тепловым излучением.

Индивидуальный риск

R, год

-1

, определяют по формуле

∑

×=

iпi

AQQR

)(

(90)

где

пi

— условная вероятность поражения человека при реализации i-

й ветви логической схемы;

Q(A

) — вероятность реализации в течение года i-й ветви логической

схемы, год

-1

;

n — число ветвей логической схемы.

ПРИМЕР №1

Расчет индивидуального риска при выбросе пропана из шарового

резервуара

Данные для расчета.

Резервуар расположен на территории резервуарно-

го парка склада сжиженных газов и имеет объем 600 м

. Температура 20

С.

Плотность сжиженного пропана 530 кг/м

. Степень заполнения резервуара 80

% (по объему). Удельная теплота сгорания пропана 4,6×10

Дж/кг. Расстоя-

ние от резервуара до человека, для которого определяют индивидуальный

риск, составляет 500 м. Анализ статистики аварий показал, что вероят-

ность выброса пропана из резервуара составляет 1×10

-3

год

-1

Расчет. Выполним оценку вероятности развития аварии по таблице

37 и формуле (84). Вероятность сгорания паровоздушной смеси в откры-

том пространстве с образованием волны избыточного давления (

сд

= 1×10

-3

×0,0119 = 1,19×10

-5

год

-1

Вероятность образования «огненного шара» (А

ош

= 1×10

-3

×0,7039 = 7,039×10

-4

год

-1

Вероятность воспламенения пролива (А

вп

= 1×10

-3

×0,0287 = 2,87×10

-5

год

-1

Вероятности развития аварии в остальных случаях принимают рав-

ными 0.

Определяем значения поражающих факторов с помощью методов,

приведенных в приложениях В, Д, Е

167

Согласно расчетам, выполненным в контрольных примерах приложе-

ний Д, Е, избыточное давление

∆р и импульс I волны давления, интенсив-

ность теплового излучения от «огненного шара»

ош

и время его существо-

вания t

на расстоянии 500 м составляют:

∆р = 16,2 кПа;

I = 1000 Па×с;

ош

= 12,9 кВт/м

;

= 40 с.

В соответствии с приложением В значение интенсивности теплового

излучения от пожара пролива пропана на расстоянии 500 м составляет

0,7 кВт/м

Для приведенных значений поражающих факторов по формулам (85)

и (87) определяем значения «пробит» — функции

, которые соответст-

венно составляют:

сд

= 4,83

ош

= 3,28

= 0

Для указанных значений «пробит» — функции по таблице 38 услов-

ная вероятность поражения человека поражающими факторами равна:

сд

= 0,43

ош

= 0,04

= 0

По формуле (26) определяем индивидуальный риск:

R = 4,3×10

-1

×1,19×10

-5

+ 4,0×10

-2

×7,039×10

-4

= 3,3×10

-5

год

-1

9.6. МЕТОД ОЦЕНКИ СОЦИАЛЬНОГО РИСКА ДЛЯ НАРУЖНЫХ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Настоящий метод применим для расчета социального риска (далее —

риска) на наружных технологических установках при возникновении таких

поражающих факторов, как избыточное давление, развиваемое при сгора-

нии газопаровоздушных смесей, и интенсивность теплового излучения.

Оценку риска проводят на основе построения логической схемы, в ко-

торой учитываются различные инициирующие события и возможные ва-

рианты

их развития. Пример построения логической схемы приведен на

рис. 20.

Рассчитывают вероятности

Q(A

) реализации каждой из рассматри-

ваемых ветвей логической схемы. Для этого используют соотношения (63)-

(73).

Если статистические данные, необходимые для расчета вероятност-

ных параметров, входящих в формулы (63)…(73), отсутствуют, то вероят-

ность реализации различных сценариев аварии определяют в соответствии

с формулой (84).

168

Для каждой ветви логической схемы проводят расчеты значений по-

ражающих факторов (интенсивность теплового излучения, длительность

его воздействия, избыточное давление и импульс волны давления) с по-

мощью методов, приведенных в приложениях В, Д, Е. Вычисления прово-

дят для заданных расстояний от места инициирования аварии. Количество

вещества, принимающего участие в создании поражающих факторов

, оце-

нивают в соответствии с расчетным вариантом аварии.

Определяют условные вероятности

поражения человека на различ-

ных расстояниях

r от наружной установки при реализации i-й ветви логи-

ческой схемы. Определения проводят по формулам (85)…(88). Строят гра-

фические зависимости

пi

= f(r).

На генеральном плане предприятия вокруг наружной установки стро-

ят зоны поражения, и для каждой из этих зон определяют:

— средние (по зоне) условные вероятности

nij

, поражения человека

(

j — номер зоны);

— среднее число

, людей, постоянно находящихся в j-й зоне.

Вычисляют ожидаемое число

погибших людей при реализации i-й

ветви логической схемы по формуле

пiji

nQN ×=

∑

(91)

где

k - число рассматриваемых зон поражения, выбираемое исходя из

того, что вне

k-й зоны все значения Q

nik

≤ 1×10

-2

год

-1

, а в k-й зоне хотя бы

одно из значений

nik

> 1×10

-2

год

-1

Социальный риск

S рассчитывают по формуле:

∑

AQS

)(

(92)

где

l— число ветвей логической схемы, для которых N

≥ N

- ожи-

даемое число погибших людей, для которого оценивается социальный

риск. Допускается принимать

= 10).

Если для всех ветвей логической схемы выполняется условие

< N

то рассматривают попарные сочетания ветвей логической схемы (реализа-

ция в течение года двух ветвей логической схемы), для которых выполня-

ется условие:

i1,i2

= N

+ N

≥ N

(93)

При этом

рассчитывают по формуле:

)()(

2,1

∑

×=

iir

AQAQS

(94)

где

Q(A

), Q(A

) — вероятности реализации ветвей i1 и i2 дерева со-

бытий соответственно.

В формуле (30) суммирование проводят по всем парам ветвей логиче-

ской схемы, для которых выполняется условие (94). Если ни для одной па-

169

ры ветвей логической схемы условие (93) не выполняется, то S

принимают

равным 0.

ПРИМЕР №2

Расчет социального риска при выбросе пропана

из шарового резервуара

Данные для расчета. Резервуар расположен на территории резервуарно-

го парка склада сжиженных газов и имеет объем 600 м

(рис. 21). Температу-

ра 20

С. Плотность сжиженного пропана 530 кг/м

. Степень заполнения ре-

зервуара 80 % (по объему). Удельная теплота сгорания пропана 4,6×10

Дж/кг. Численность персонала, обслуживающего склад - 15 чел. Режим рабо-

ты — трехсменный. С одной стороны склада от его внешней границы распо-

ложена территория садово-дачных участков с плотностью заселения 200

чел/км

. Далее находится жилая зона с плотностью заселения 2000 чел/км

(рис. 21). Анализ статистики аварий показал, что вероятность выброса пропа-

на из резервуара составляет 1×10

-3

год

-1

Расчет. Согласно расчетам, выполненным в контрольном примере №1, ве-

роятности сгорания паровоздушной смеси с образованием волны давления,

образования «огненного шара» и воспламенения пролива соответственно со-

ставляют:

сд

= 1,19×10

-5

год

-1

ош

= 7,039×10

-4

год

-1

вп

= 2,87×10

-5

год

-1

Вероятности развития аварии по остальным вариантам принимают рав-

ными 0.

В соответствии с приложениями В, Д, Е рассчитываем значения пора-

жающих факторов, соответствующих рассматриваемым вариантам логической

схемы, и значения условных вероятностей поражения человека Q

пi

(согласно

приложению Э) на различных расстояниях от аварийного резервуара. Выби-

раем расстояния от 100 до 1000 м через каждые 100 м. Вычисленные значе-

ния Q

наносим на график (рис. 22).

Производим разделение территории на зоны поражения. Целесообразно

провести разделение на три зоны — А, Б, В, а именно:

— зона А - территория склада (количество человек, постоянно пребываю-

щих в зоне А равно

= 15/3 = 5 человек);

— зона Б - территория, занимаемая садово-дачными участками [количество

человек, постоянно пребывающих в зоне Б равно:

= ρ

×S, (ρ

— плотность заселения, S—площадь, занимаемая садово-

дачными участками)];

— зона В - территория, занимаемая жилой зоной (количество человек, по-

стоянно пребывающих в зоне В, равно n

= ρ

×S (ρ

— плотность

заселения, S— площадь жилой зоны, n

, n

- приведены в таблице 39)]

170

Рис. 21. Схема территории склада и прилегающей к нему местности

Таблица 39.

Результаты вычислений, необходимые для определения социального

риска

Условные вероятности пораже-

ния человека (средние по зонам)

Ожидаемое число погибших

человек

Зона Расстояние

от резер-

вуара,

Число

чело-

век

зоне

сд

×1

ош

×10

сд

ош

А I

300

5 92 97 0 5 5 0

Б II

400

22 81 83 0 18 18 0

III

500

28 51 19 0 14 5 0

600

34 28 1 0 10 0 0

700

40 14 0 0 б 0 0

В VI

800

480 7 0 0 34 0 0

VII

900

534 3 0 0 16 0 0

VIII

1000

596 2 0 0 12 0 0