Прогнозування наслідків аварії з аміаком

Спрацьовування запобіжних клапанів також можливо і з-за відмови їх конструкції [21].

5.3.4 Відмови  трубопроводів

За даними, опублікованими в зарубіжній пресі, і даними аналізу аварій на підприємствах азотної промисловості, приблизно половина аварійних викидів відбувається через руйнування трубопроводів. До основних типів відмов трубопроводів, що призводить до значних витокам, слід віднести утворення протяжних тріщин з еквівалентним діаметром більше 20 мм.

5.3.5 Відмови  приладів контролю і автоматики (КВП і А)

Наслідком відмов КВП  і А може з'явитися:

- Неприпустиме підвищення тиску в резервуарі і, як наслідок, спрацьовування запобіжних клапанів і викид газоподібного аміаку в атмосферу, а при відмові запобіжних клапанів і подальше підвищення тиску;

- Порушення цілісності корпусу резервуара і викид рідкого аміаку в обвалування;

- Неприпустиме підвищення рівня рідкого аміаку в резервуарі (перелив), яке при тепловому розширенні рідкого аміаку та відмову запобіжних клапанів може призвести до порушення цілісності і навіть руйнування резервуара.

Підвищення тиску до тиску спрацьовування запобіжних клапанів можливе як при заповненні резервуара, так і при зберіганні. Переповнення резервуару може статися внаслідок відмови системи контролю над рівнем рідкого аміаку [21].

5.3.6 Помилки  (неправильні дії) персоналу, які можуть стати причинами аварійних ситуацій

До основних помилок (неправильних дій) персоналу, які можуть призвести  до аварійних ситуацій на АХУ, відносяться:

- Незадовільний технічний нагляд за станом обладнання;

- Помилки при веденні ремонтних робіт;

- Непрофесіоналізм або недостатній досвід персоналу ОПН.

Незадовільний технічний  нагляд за станом обладнання та помилки  при проведенні ремонтних робіт (неякісне їх виконання) можуть призвести до:

- Порушення цілісності обладнання (зменшення товщини стінок до неприпустимих розмірів, розвитку неприпустимих концентраторів напруги в корпусах резервуарів, розвитку тріщин зварних швів, металу корпусу, штуцерів, люків, трубопроводів, порушення рознімних з'єднань і т.д.) і викиду в атмосферу великих кількостей аміаку ;

- Виходу з ладу компресорного та насосного обладнання, недостатності їх холодопродуктивності, підвищення тиску в резервуарі вище гранично допустимого і викидів аміаку через запобіжні клапани;

- Виходу з ладу відповідальних елементів системи контролю за визначальними безпеку процесу технологічними параметрами, системи протиаварійного захисту (неприпустимого підвищення тиску, рівня, температури в резервуарі і, як наслідок, спрацьовування запобіжного клапана, викиду в атмосферу значних кількостей аміаку).

У зв'язку з високою  надійністю систем контролю і захисту, на безпеку експлуатації АХУ можуть впливати практично тільки навмисні дії, спрямовані на порушення вимог технологічного регламенту та робочих інструкцій: відключення наявних систем захисту і навмисне неприйняття відповідних заходів при отриманні аварійних сигналів про порушення технологічних параметрів [ 5].

5.4 Визначення  сценаріїв можливих аварій

Після ідентифікації небезпек розробляються сценарії їх розвитку і оцінюються масштаби наслідків. Кількість сценаріїв визначається низкою факторів:

- Погодними умовами;

- Місцем розташування об'єкта;

- Порою року і доби [2].

Сценарій аварії - повне  і формалізований опис наступних подій: фази ініціювання, включаючи ініціює подія, аварійного процесу, що створилася НС, втрат при аварії, включаючи специфічні кількісні характеристики, просторові і тимчасові параметри і причинні зв'язки подій аварій.

При розробці сценаріїв та оцінки масштабів аварії крім розгляду основних вражаючих чинників слід також враховувати можливий «ефект доміно».

Визначення сценаріїв  виникнення та динаміки розвитку аварійних ситуацій проводилося за допомогою блок-схеми, представленої на малюнку П. 2.1.

У залежності від ініціюючого  події, умов обігу небезпечних речовин, умов навколишнього середовища зазначені  вище вражаючі фактори можуть реалізуватися  при наступних небезпеки:

1. освіта первинного токсичної хмари аміаку (ймовірність виникнення P _i = 3,4 · 10 ^-6);
2. освіта первинного та вторинного токсичного хмар аміаку (P _i = 2,75 · 10 ^-6).

Незважаючи на те, що аміак відноситься  до пожежовибухонебезпечні речовини [25], в даному проекті не розглядаються  сценарії з утворенням пожеж проток і вибухів хмар аміачно-повітряної суміші.

Для даного підприємства найбільш типовою  можуть виявитися аварії з утворенням токсичної хмари. При цьому найбільш небезпечними технологічними блоками є лінійні та дренажні (у разі, якщо вони задіяні) ресивери, оскільки в них знаходиться найбільша кількість рідкого аміаку.

Сценарій А

Повне руйнування посудини під тиском, що містить аміак.

Порушення норм режиму та обслуговування → вихід параметрів за граничні значення → розгерметизація технологічного блоку установки → викид продукту з технологічного блоку → освіта первинного хмари → освіта розлиття → освіта вторинного хмари → інтоксикація персоналу ОПО і населення

У даному випадку розглядаються  резервуари (лінійні, дренажні ресивери), в яких перебуває найбільша кількість  рідкого аміаку (у відповідності з таблицею 4.2).

Сценарій У

Викид аміаку з технологічних блоків.

Порушення норм режиму та обслуговування → вихід параметрів за граничні значення → розгерметизація технологічного блоку установки → викид продукту з технологічного блоку → освіта первинного хмари → інтоксикація персоналу ОПО і населення

У даному випадку розглядаються  технологічні блоки, в яких міститься  газоподібний аміак (наприклад, компресори). При реалізації подібного сценарію аварії відбувається утворення тільки первинної хмари аміаку.

Сценарій З

Витоку аміаку через отвори, що утворилися в результаті спрацювання  устаткування.

Порушення норм режиму та обслуговування → знос обладнання → утворення  свищів, щілин, нещільностей → витік  продукту через щілини, що утворилися → освіта токсичної хмари → інтоксикація персоналу ОПО і можливо населення.

Перераховані сценарії не є незалежними, так як реалізація одного з них, як правило, породжує умови виникнення ініціюючих подій для реалізації інших сценаріїв.

6. Оцінка величини збитку

У даному розділі проведено прогнозування  масштабів зараження місцевості аміаком при аварії, що розвивається за сценарієм А (найбільш небезпечному). Наведено оцінку збитку від даної аварії.

6.1 Прогнозування масштабів зараження  аміаком при аварії на ВАТ «Уфамолзавод»

Оцінка масштабу зараження аміаком  проведена відповідно до методики прогнозування  можливої ​​обстановки при аваріях на ХНО (Додаток 3) Вихідні дані аварії наведені в таблиці 6.1.

При розвитку аварії за сценарієм  А відбувається розгерметизація технологічного блоку № 1 (лінійного ресивера 3,5 РВ). Ініціював чинником даної аварії може з'явитися обвал стіни приміщення лінійних ресиверів (будівля цегляна, споруди 1960 р.). У результаті обвалу, елементи несучої конструкції можуть пошкодити герметичність резервуарів.

При прогнозуванні масштабів хімічного  зараження розглядався випадок  розгерметизації резервуару, з викидом  усієї кількості аміаку, що знаходиться  в технологічному блоці № 1 (таблиця 4.2).

Таблиця 6.1 - Вихідні дані для оцінки можливої ​​обстановки при аварії на ХНО

Тип АХОВ	аміак
Умови зберігання АХОВ	рідина під тиском
0 Кількість АХОВ, що розлився при аварії, Q 0	1,621 т
Висота обвалування  резервуара, Н	2 м
Час, що минув від початку  аварії, N	1 год
Щільність населення в районі надзвичайної ситуації, викликаної аварією, Р	10253 чол. / км 2
Метеоумови
Температура повітря, Т в	20 0 С
Ступінь вертикальної стійкості  атмосфери	інверсія
в Швидкість вітру, V в	1 м / с
Час аварії	00:00

6.1.1 Прогнозування глибини зон зараження аміаком

1. Еквівалентну кількість речовини, що перейшло у первинне хмара, т:

,

де Q ₀ - кількість викинутого (розлився) при аварії речовини, т;

До ₁ - коефіцієнт, що залежить від умов зберігання АХОВ;

До ₃ - коефіцієнт, рівний відношенню порогової токсодоза хлору до порогової токсодоза даного АХОВ;

До ₅ - коефіцієнт, що враховує ступінь вертикальної стійкості повітря (таблиця П. 3.1)

До ₇ - коефіцієнт, що враховує вплив температури повітря.

Значення коефіцієнтів К _1, К _3, К ₇ визначаються за таблицею П. 3.2.

= 0,007295 т.

2. Еквівалентну кількість речовини по вторинному хмарі розраховується за формулою:

де: К ₂ - коефіцієнт, що залежить від фізико-хімічних властивостей аміаку (табліцаП.3.3);

К ₄ - коефіцієнт, що враховує швидкість вітру (таблиця П. 3.4);

d - щільність аміаку, т  / м ³

h - товщина шару аміаку (для судин з рідиною, що  мають власне обвалування), м.

= 2 - 0,2 = 1,8 м.

– высота обвалования, м. де H - висота обвалування, м.

До ₆ - коефіцієнт, залежний від часу, що пройшов після початку аварії N

,

– время, прошедшее от начала аварии, ч; де N - час, що минув від початку аварії, год;

Значення коефіцієнта  К ₆ визначається після розрахунку тривалості випаровування речовини з площі розливу:

= = 49 ч.

< T , то Так як N <T, то = 1

Тоді = 0,001084 т.

6.1.2 Розрахунок глибини зони зараження при аварії на ХНО

1. Повна глибина зони зараження, обумовлена ​​впливом первинного та вторинного хмари АХОВ:

,

де Г '- більше з отриманих  значень Г ₁ і Г _2, км;

Г »- менше із отриманих значень Г ₁ і Г _2, км.

Г _1, Г ₂ - максимальні значення глибин зон зараження первинним (вторинним) хмарою АХОВ при аваріях на ХНО (таблиця П. 3.3).

Інтерполіруем табличні значення для глибини зон можливого  зараження:

,

де Г _Х - шукане значення глибини зони можливого зараження (Г _м <Г _х <Г _б), км.

Глибина зони можливого  зараження первинним хмарою:

= 0,2772 км.

Глибина зони можливого  зараження вторинним хмарою:

= 0,0412 км.

Оскільки Г _1> Г _2, повна глибина зони зараження, обумовлена ​​впливом первинного та вторинного хмар аміаку дорівнює:

= 0,2772 + 0,5 · 0,0412 = 0,2978 км.

2. Гранично можливе значення глибини переносу повітряних мас:

= 1.5 = 5 км.

де V - швидкість переносу переднього фронту ЗВ (таблиця П. 3.5), км / год

За остаточну розрахункову глибину зони зараження приймаємо  Г = 0,2978 км, т. к. Г <Г _п.

6.1.3 Визначення  площі зони зараження

1. Площа зони можливого зараження первинним (вторинним) хмарою АХОВ, км ^2:

,

де * - кутові розміри зони можливого зараження залежно від швидкості вітру (Табл. П. 3.6).

= 0,14 км ^2.

2. Площа зони фактичного зараження, км ^2:

,

До ₈ - коефіцієнт, що залежить від ступеня вертикальної стійкості повітря (таблиця П. 3.2).

= 0,00718 км ^2.

Результати розрахунків  наведено в таблиці 6.2.

Зони глибина зони зараження, а також зони можливого  і фактичного зараження аміаком, представлені на малюнку П. 2.2

Таблиця 6.2 - Масштаби зараження  аміаком при аварії на ХНО

Товщина шару розлився аміаку, h	1,8 м
Еквівалентна кількість  аміаку з первинного хмари,	0,007295 т
Еквівалентна кількість  аміаку по вторинному хмарі	0,001084 т
Тривалість вражаючої  дії АХОВ, Т	49 год
Глибина зони зараження  первинним хмарою АХОВ, Г 1	0,2772 км
Глибина зони зараження  вторинним хмарою АХОВ, Г 2	0,0412 км
Повна глибина зони зараження, обумовлена ​​впливом первинного та вторинного хмари АХОВ, Г	0,2978 км
Гранично можливе значення глибини переносу повітряних мас, Г п	5 км
Площа зони можливого зараження первинним (вторинним) хмарою АХОВ	0,14 км 2
Площа зони фактичного зараження	0,00718 км 2
Загальна кількість  осіб, що потрапляють в зону зараження  АХОВ, Р 0	1436

6.1.4 Визначення  можливих втрат

Враховуючи те, що вогнище  зараження знаходиться в межах міста, загальна кількість осіб, що потрапляють в зону зараження АХОВ складе:

,

– средняя плотность населения  в данном районе города (для Советского района г. Уфы); де P - середня щільність населення в даному районі міста (для Радянського району м. Уфи);

Тоді, = 74 чол.

Так як аварія сталася  пізно ввечері, приймемо, що 20% населення  перебуває на відкритому повітрі (15 чол.) Та 80% в будинках (59 чол.) Оцінимо можливі втрати. Прийнявши до уваги, що на відкритому повітрі постраждає 100% населення, яке потрапило в зону хімічного зараження, а в будинках - 50% складемо структуру можливих втрат (таблиця 6.3).

Таблиця 6.3 - Структура  можливих втрат в осередку ураження АХОВ

	На відкритій місцевості	У будинках і найпростіших укриттях	Загальне число можливих втрат
Постраждалі	15	30	45
Санітарні втрати легкої форми важкості (25%)	4