МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ РЕЗЕРВУАРОВ С НЕФТЕПРОДУКТОМ

Моделирование пожарной опасности при эксплуатации резервуаров с нефтепродуктом_

Гиззатуллин Фирдус Фирзанович

ФГБОУ ВО Уфимский университет науки технологии, gizzatullin.firdus2017@yandex.ru

Аксенов Сергей Геннадьевич

д-р экон. наук, профессор, ФГБОУ ВО Уфимский университет науки технологии, aksenov.sg@ugatu.su

Одной из актуальных проблем нефтегазоперерабатывающих отраслей является увеличение аварий, которые представляют социальные так и материальные потери. В настоящей статье производится анализ аварий на объектах хранения нефтепродуктов, а именно на резервуарных парках. Статистика аварий говорит о том, что за последние пять лет в России произошло значительное количество аварий, которые сопровождались в том числе пожарами и взрывами. В качестве объекта исследования выбран резервуарный парк хранения реактивного топлива. Для рассматриваемого резервуарного парка произведено моделирование пожарной опасности в случае разгерметизации резервуара. Смоделированы возможные аварии, для которых рассчитаны зоны поражения опасных факторов при пожаре и взрыве. В зоны поражения опасных факторов может попасть персонал, который получит различные степени теплового поражения, а также близ расположенные объекты, которые получат материальные потери.

Ключевые слова: резервуарный парк, реактивное топливо пожар, взрыв, моделирование аварии, дерево событий.

Введение

На сегодняшний день одной из актуальных проблем нефтегазодобывающих отраслей является увеличение аварий, которые вызваны взрывами и пожарами нефтегазового оборудования, в том числе резервуаров, хранящими различные нефтепродукты. Резервуары и резервуарные парки являются основными сооружения складов нефти и нефтепродуктов и имеют широкое распространение в различных промышленных отраслях. В Российской Федерации общая вместимость резервуарных парков для хранения нефтепродуктов составляет более 100 млн. тонн [1].

На рис. 1 представлена статистика аварий на резервуарных парках за последние 5 лет. Анализ данных был произведен на основе литературных данных, сводок Ростехнадзора, а также официальных докладов «Об аварийности на объектах нефтегазодобычи» [1-6].

72

70 60 50 40 30 20 10

37

II

Пожар Разрушение Повреждение сооружений технических устройств

Взрыв

Рис. 1. Распределение аварий на резервуарных парках за последние 5 лет

П СЧ О СЧ

(О

Одним из немаловажных условий для устойчивого развития и функционирования резервуаров является исключение случаев аварий на них. Аварии на таких предприятиях сопровождаются пожарами и взрывами (рис. 1), которые обусловлены наличием и обращением в технологических процессах производства большого количества взры-вопожароопасных веществ и материалов. Ежегодно на резервуарах Российской Федерации происходит значительное количество аварий, результат которых приводит к травматизму или еще хуже к людским потерям, а также к значительному материальному ущербу.

На рис. 2 представлено процентное распределение аварий по месту возникновения за последние 5 лет [1-6].

ркервуярзые парки нефтебаз

ретервуэркые парни

рюервуары доя хранения нефтепродуктов, расположенные ни территории промышленных предприятий трубапроводы. расположенные натерритории нефтебаз автоцистерны дтя перевозки нефтепродуктов железнодорожные цистерны дтя перевозни нефтегфодуктов

автозагфав очные станннн

»прочие о&ьекты

Рис. 2. Распределение пожаров по месту возникновения, %

Анализ аварий показывает, что наибольшее количество аварий происходит на резервуарных парках нефтебаз, что подтверждается диаграммой рисунка 2.

В связи с чем целью исследования являлся анализ пожарной опасности резервуарного парка хранения нефтепродуктов.

Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи исследования: смоделировать аварию и произвести анализ пожарной опасности резервуарного парка хранения нефтепродукта.

Методы исследования

Объект исследования: резервуарный парк хранения реактивного топлива. Рассматриваемый резервуарный парк состоит из 6 вертикальных стальных резервуаров объемом 2000 м3 каждый. На рис. 3 представлен план расположения резервуарного парка. Площадь обвалования 4050 м2. Плотность реактивного топлива 840 кг/м3. Степень -заполнения резервуаров 90 %.

Анализ условий развития аварийных ситуаций производен на основе анализа «дерева событий», а также литературных и статистических данных произошедших аварий за последние 5 лет в Российской Федерации [7-10].

Расчет поражающих факторов при рассматриваемых аварий выполнен с помощью программного комплекса TOXI+Risk, в соответствии с приказом МЧС России от 10 июля 2009 года №404 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах» [11].

Рис. 3. План расположения резервуаров

Степени поражения тепловым излучением, а также степени поражения в зависимости от избыточного давления приведены в табл. 1 и 2 согласно приложению № 4 к приказу МЧС РФ от 10.07.2009 № 404 [11].

Таблица 1

Степень поражения Интенсивность излучения, кВт/м2

Без негативных последствий в течение длительного времени 1,4

Безопасно для человека в брезентовой одежде 4,2

Непереносимая боль через 20 -30 с Ожог 1-й степени через 15 -20 с Ожог 2-й степени через 30 - 40 с 7,0

Непереносимая боль через 3- 5 с Ожог 1-й степени через 6 - 8 с Ожог 2-й степени через 12 - 16 с 10,5

Таблица 2

Степень разрушения Избыточное давление, кПа

Полное разращение зданий 100

50 %-ое разрушение зданий 53

Среднее повреждениие зданий 28

Умеренное повреждение зданий (повреждение внутренних перегородок, рам, дверей и т.п.) 12

Нижний порог повреждения человека волной давления 5

Малые повреждения (разбита часть остекления) 3

Результаты исследования и их обсуждение

В качестве расчетного сценария был выбран наиболее опасный, а именно полное опорожнение резервуара Р-5 при его разгерметизации.

О *

О X

о 3

5 *

8)

с т

"С О 5 Т

Ф

а т

о

Т

а

8)

Развитие аварийной ситуации может происходит по одному из следующих наиболее вероятных сценариев [6-10]:

1) Разлив реактивного топлива в пределах отбортованной поверхности без воспламенения;

2) Разлив реактивного топлива в пределах отбортованной поверхности с последующим возгоранием от энергетического источника - пожар на поверхности разлива;

3) Разлив реактивного топлива в пределах отбортованной поверхности, сопровождающий взрывом образовавшейся парогазовоздушной смеси.

Масса жидкости, поступившей в окружающую среду при разгерметизации резервуара, определялась по формуле (П3.23) согласно методике [МЧС 404].

Распределение опасного вещества представлено в табл. 3.

Таблица 3

В табл. 4 и 5 представлены результаты зон поражения при воздействие теплового излучения пожара пролива и избыточного давления.

Таблица 4

Результаты зон поражения при воздействие теплового излучения пожара пролива_

Площадь пролива, м2 Радиусы зон поражения, м

4050 q=10,5кВт/м2 q=7,0кВт/м2 q=4,2кВт/м2 q=1,4кВт/м2

39,23 52,47 72,56 127,37

Таблица 5

Результаты избыточного давления при сгорании паровоздушных смесей_

Приведенная масса, кг Радиусы зон поражения, м

151,2 R=53кПа R=28кПа R=12кПа R=5кПа R=3кПа

- - 65,5 197,84 343,97

На рис. 5 представлены ситуационный план с отображением зон поражения при пожаре и взрыве.

Распределение опасного вещества

Параметр Величина

Объем жидкости, поступившей в окружающую среду, м3 1800

Масса опасного вещества, т 1512

Площадь пролития, м2 4050

01 - резервуарный парк; 02 - насосная для откачки топлива из ж/д цистерн; 03 - насосная для откачки топлива на стенды; 04, 05 - емкость подземная; 06 - сливная железно-дорожная эстакада; 07 - административно бытовой комплекс; 08 - насосная пожарная; 09 - водяной резервуар

Рис. 5. Ситуационный план с отображением зон поражения при пожаре и взрыве

П

сч о сч

(О

Из приведенных данных видно, что в зону поражения при рассматриваемых сценариях может попасть персонал, а также производственные здания. В зону непереносимой боли при пожаре может попасть персонал в случае нахождения вблизи места аварии. Безопасной зоной для персонала является зона на расстоянии более 128 м. При взрыве топ-ливно-воздушной смеси персонал может попасть в зону ударной волны.

Заключение

Таким образом, при разгерметизации резервуара с реактивным топливом может возникнуть аварийная ситуация, которая может привести к пожару или взрыву топливно-воздушной смеси. При возгорании разлившегося реактивного топлива персонал, находящийся на расстоянии 39,23 м от места аварии, могут получить ожог 1 или 2 степени в зависи-

мости от времени нахождения на данном расстоянии, безопасная зона для персонала будет располагаться на расстоянии 128 м от места очага пожара. Рядом располагающие резервуары могут попасть в зону пожара в результате чего возможен эффект домино, если вовремя не принять меры по ликвидации очага пожара. При взрыве в зону поражения персонал, находящийся в непосредственной близости от места аварии, может попасть в нижний порог повреждения человека волной давления. В зону разбития остекленения зданий попадет здания административно бытового комплекса.

Литература

1. Гималетдинова А.Р. Анализ пожарной безопасности в резервуарах для хранения углеводородов // Наука в XXI веке: инновационный потенциал развития. - Уфа, 2022. С.37-41.

2. Вагапова М.Н., Заика К.А. Исследование аварий резервуарного парка нефтеперерабатывающих предприятий (2015-2019) // Безопасность городской среды. 2020. С.8-13.

3. James I. Changa, Cheng-Chung Linb. A study of storage tank accidents // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2017. Vol. 19. Pp. 51-59.

4. Самигуллин Г.Х., Кудочникова Е.Н., Брусли-новский А. Ю. Анализ статических данных по взры-вопожарной опасности// Природные и техногенные риски (физико-математические и прикладные аспекты). 2021. №2. С.21-25.

5. Аксенов С. Г., Салихов Р. М., Саитова К.А. Анализ пожаров на объектах нефтяной промышленности на примере Республики Башкортостан // Международный журнал гуманитарных наук. - Новосибирск. 2022. №11-2. С.78-82.

6. Аксенов С. Г., Салихов Р. М., Саитова К.А. Анализ пожаров на объектах нефтяной промышленности на примере Республики Башкортостан // Международный журнал гуманитарных наук. - Новосибирск. 2022. №11-2. С. 78-82.

7. Вагапова А.М., Аксенов С.Г. Синагатуллин Ф.К. Анализ и оценка пожарной опасности объекта хранения нефтепродуктов // Экономика строительства. 2023. №5. С. 52-55.

8. Аксенов С.Г., Михайлова В.А. Пожарная профилактика резервуаров и резервуарных парков // Проблемы обеспечения безопасности при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций: сб. ст. по материалам IV Всерос. науч.-практ. конф. с между-нар. уч. 20 дек. 2018 г. - Воронеж, 2018. С. 18-19.

9. Аксенов С.Г., Корнеев В.С. Анализ аварийности в резервуарных парках //Общество и социальная психология. 2022. №4 (48). С. 300-303.

10.Аксенов С.Г., Вильданов И.А. К вопросу обеспечения пожарной безопасности на нефтяных объектах в Российской Федерации // Современные материалы, техника и технология. Сборник научн. ст. 12-й Международ. науч.практ. конф. - Курск: Университетская книга, 2022. С. 55-88.

11. Приказ МЧС России от 10.07.2009 №404 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах» (с изменениями на 14 декабря 2010 года) // Информационно-правовое обеспечение «Гарант». URL: https://base.garant.ru/196118/ (дата обращения: 10.04.2023).

Modeling of fire hazard in the operation of tanks with petroleum products Gizzatullin F.F., Aksenov S.G.

Ufa University of Science and Technology

One of the urgent problems of the oil and gas processing industries is the increase in accidents, which represent social and material losses. This article analyzes accidents at oil products storage facilities, namely tank farms. Accident statistics show that over the past five years, a significant number of accidents have occurred in Russia, which were accompanied, among other things, by fires and explosions. A jet fuel storage tank farm was chosen as the object of the study. For the tank farm under consideration, a fire hazard simulation was performed in case of depressurization of the tank. Possible accidents are simulated, for which the zones of destruction of dangerous factors in case of fire and explosion are calculated. Personnel who will receive various degrees of heat damage, as well as nearby objects that will receive material losses, can get into the zones of damage of dangerous factors. Keywords: tank farm, jet fuel fire, explosion, accident simulation, event tree. References

1. Gimaletdinova A.R. Analysis of fire safety in hydrocarbon storage tanks //

Science in the XXI century: innovative development potential. - Ufa, 2022. P.37-41.

2. Vagapova M.N., Zaika K.A. Study of tank farm accidents at oil refineries

(2015-2019) // Security of the urban environment. 2020. P.8-13.

3. James I. Changa, Cheng-Chung Linb. A study of storage tank accidents //

Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2017 Vol. 19.Pp. 5159.

4. Samigullin G.Kh., Kudochnikova E.N., Bruslinovsky A.Yu. Analysis of static

data on fire and explosion hazard // Natural and technogenic risks (physical, mathematical and applied aspects). 2021. №2. S.21-25.

5. Aksenov S. G., Salikhov R. M., Saitova K. A. Analysis of fires at oil industry

facilities on the example of the Republic of Bashkortostan // International Journal of the Humanities. - Novosibirsk. 2022. No. 11-2. pp.78-82.

6. Aksenov S. G., Salikhov R. M., Saitova K. A. Analysis of fires at oil industry

facilities on the example of the Republic of Bashkortostan // International Journal of the Humanities. - Novosibirsk. 2022. No. 11-2. pp. 78-82.

7. Vagapova A.M., Aksenov S.G. Sinagatullin F.K. Analysis and assessment of

the fire hazard of an oil products storage facility // Construction Economics. 2023. №5. pp. 52-55.

8. Aksenov S.G., Mikhailova V.A. Fire prevention of reservoirs and tank farms

// Problems of ensuring safety in liquidation of consequences of emergency situations: Sat. Art. Based on the materials of the IV All-Russia. scientific-practical. conf. with international uch. Dec 20 2018 - Voronezh, 2018. S. 18-19.

9. Aksenov S.G., Korneev V.S. Analysis of accidents in tank farms // Society

and social psychology. 2022. No. 4 (48). pp. 300-303.

10. Aksenov S.G., Vildanov I.A. On the issue of fire safety at oil facilities in the

Russian Federation // Modern materials, equipment and technology. Collection of scientific Art. 12th International. scientific practice conf. -Kursk: University book, 2022. S. 55-88.

11. Order of the Ministry of Emergency Situations of Russia dated July 10, 2009

No. 404 "On approval of the methodology for determining the estimated values of fire risk at production facilities" (as amended on December 14, 2010) // Information and legal support "Garant". URL: https://base.garant.ru/196118/ (date of access: 04/10/2023).

О *

о

X

о

3

s *

8)

с т и о s т о а г

о т

и 8)