ОЦЕНКА УРОВНЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕКТОВ ЭКОНОМИКИ ВБЛИЗИ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ

Назаров В. П., Атаманов Т. Н.

ОЦЕНКА УРОВНЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕКТОВ ЭКОНОМИКИ ВБЛИЗИ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ

В статье приведена оценка уровня пожарной опасности магистральных нефтепроводов. Предложены инженерно-технические мероприятия по обеспечению пожарной безопасности объектов экономики и людей при расположении их вблизи магистральных нефтепроводов.

Ключевые слова: пожарный риск, магистральный нефтепровод, инженерно-технические мероприятия.

Использование трубопроводного транспорта для транспортировки нефтепродуктов является одним из самых быстрых и экономичных способов доставки продукта потребителю. Общая протяжённость линейной части магистральных трубопроводов в России составляет более 255 тыс. км, из них 174 тыс. км - магистральные газопроводы, 55 тыс. км - магистральные нефтепроводы (МН), 25 тыс. км - магистральные продуктопроводы. Аварии на данных объектах - довольно редкое явление, но ежегодно они приводят к гибели людей, а средний прямой ущерб от них составляет около 200 млн руб. в год (из них 40 % -прямые потери от аварий, 50 % - затраты на локализацию и ликвидацию последствий, 10 % - экологический ущерб) [1, 2].

Пожарная опасность МН определяется физико-химическими и пожароопасными свойствами транспортируемых нефтепродуктов, условиями эксплуатации оборудования и видом аварийной ситуации (см. рис. 1). Нефтепродукты в МН находятся в жидком состоянии при давлении больше атмосферного. В случае аварии на нефтепроводе возможно струйное истечение нефти под давлением; размытие

участка грунта; разлив нефти по территории объекта; испарение выходящей жидкой фазы с образованием горючего паровоздушного облака.

При построении сценариев аварийных ситуаций необходимо учитывать возможность воспламенения горючих паровоздушных смесей от различных источников зажигания:

- искры и высоконагретые поверхности при работе двигателя автомобиля;

- разряды молний;

- разряды статического электричества;

- тепловое проявление электрической энергии при эксплуатации электрооборудования;

- искры от ударов и трения при авариях на магистральном нефтепроводе;

3,1 % 1,5 %

Рисунок 1. Основные причины пожароопасных аварийных ситуаций на МН [1-3]:

- внешнее механическое воздействие (незаконные врезки с целью хищения, наезд строительной техники, терроризм и др.); Э - брак строительно-монтажных работ;

- заводской брак изделия;

- ошибочные действия обслуживающего

персонала; ш - коррозионное разрушение; Щ - износ оборудования и прочие причины (в том числе ошибки в технической документации);

- воздействие стихийных природных явлений

- попадание источников зажигания с соседних объектов;

- появление источников зажигания в результате нарушений обслуживающим персоналом правил пожарной безопасности;

- появление источников зажигания в результате противоправных действий посторонних лиц и др.

Анализ возникновения и развития пожароопасных ситуаций на объектах транспортировки нефтепродуктов позволяет определить следующую типовую схему его развития:

1) в результате нарушения герметичности оборудования происходит истечение нефти в окружающее пространство в течение времени до перекрытия задвижки и понижения давления внутри нефтепровода до атмосферного;

2) вышедшие пары нефти либо воспламеняются, либо создают зону паровоздушной смеси с взрывоопасной концентрацией горючего;

3) количество выходящего продукта и масштабы пожара растут, увеличиваются размеры зон опасных факторов пожара (ОФП), зон поражения людей, возрастает материальный ущерб.

Размеры зон ОФП зависят от площади растекания нефти, количества образовавшихся паров, климатических условий (скорость ветра, температура воздуха), физико-химических свойств нефти и других факторов. При построении полей ОФП для различных сценариев его развития на МН следует учитывать такие параметры, как тепловое излучение при факельном горении и пожарах проливов; избыточное давление и импульс волны давления при сгорании паровоздушной смеси в открытом пространстве; расширяющиеся продукты сгорания при пожаре-вспышке.

В соответствии с Федеральным законом РФ от 22.07.2008 г. № 123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», критерием уровня безопасности людей, находящихся вблизи производственного объекта на территории

жилой, общественно-деловой или зоны рекреационного назначения, выступает количественное значение риска, не превышающее нормативную величину. Определение и расчёт значения риска осуществляется на основании [3]. В соответствии с ч. 4, 5 ст. 93 ФЗ № 123, величина индивидуального пожарного риска Ы в результате воздействия опасных факторов пожара на магистральном нефтепроводе для людей не должна превышать 1 • 10-8 в год-1, а величина социального пожарного риска -1 • 10-7 в год-1.

Итак, рассмотрим два варианта аварии со следующими исходными данными: диаметр нефтепровода dНП = 0,7 м; длина нефтепровода 1= 1 000 м; давление на участке нефтепровода РНП = 5 атм; степень заполнения нефтепровода в = 1; плотность нефти рж = 870 кг/м3; время перекрытия запорно-пусковой арматуры ТЗПА = 300 с. Расчёт проводится без учёта поправочных коэффициентов к среднестатистической относительной доли аварий. Отличаться аварии будут разными геодезическими уровнями разгерметизации на участке нефтепровода (Л, м). Согласно нормативным документам по пожарной безопасности [4, 5], регламентированным противопожарным расстоянием от оси подземного МН (рассматриваемого в нашем случае) до отдельно стоящих зданий с массовым пребыванием людей составляет 150 м. В первом варианте при аварии разгерметизация происходит на наивысшей точке профиля нефтепровода (рис. 2, а), во втором - на самой низкой (рис. 2, б).

Прогностическая оценка безопасности на модельных авариях, выполненная в соответствии с [3, 6], подтверждает, что люди и объекты экономики, находящиеся на значительном расстоянии от эпицентра аварии, также подвергаются воздействию критических параметров ОФП при аварии на МН. Величина индивидуального пожарного риска для людей, находящихся на расстоянии до 150 м в первом варианте, и на расстоянии до 250 м во втором варианте, принимает значения 10-8,

Ь, м 20-

15

10

. 5 Место аварии

V

1, м

250

500 а

750

1000

Ь, м 20-

15

10

Мес ;то аварии

/^_^

7Г , м

250

500 б

750 1000

Рисунок 2. Участок профиля магистрального нефтепровода:

а) авария на наивысшей отметке;

б) авария на самой низкой отметке

превышающие нормативные (см. рис. 3). Следовательно, при втором варианте аварии размещение объектов экономики на регламентированном расстоянии будет противоречить требованиям ч. 1 п. 1 ст. 6 и ст. 93 Ф3-123.

Таким образом, можно сделать вывод, что величина пожарного риска на МН зависит от геодезических особенностей прокладки профиля нефтепровода, давления внутри нефтепровода (удалённость от нефтеперекачивающей станции) и времени перекрытия задвижек.

Большая протяжённость МН, перепады рельефа местности, большое количество запорно-пусковой арматуры снижают эффективность работы системы в целом, тем самым увеличивая пожарную опасность МН. Поэтому, согласно нормативным документам по пожарной безопасности [4, 5], не допускается про-

кладка магистральных трубопроводов на территории населённых пунктов, а вблизи данных объектов - лишь на регламентированном противопожарном расстоянии.

В связи с этим можно выделить следующие основные проблемы:

- оценка объективности противопожарных расстояний, которые не корректировались более 50 лет;

- обоснование целесообразности уменьшения противопожарных расстояний от оси МН до объектов экономики в связи с расширением городской инфраструктуры.

Анализ нормативной базы по пожарной безопасности МН показал, что противопожарные расстояния, заложенные в 1962 году, без существенных изменений используются в современных нормативных документах, в то время как нынешние принципы транспортировки нефтепродуктов существенно отличаются от тех, которые существовали в прошлом веке. Возросли производственные мощности нефтеперекачивающих станций, объёмы транспортировки, повысилась надёжность автоматизации аварийного отключения насосов и запорно-пусковой арматуры.

Немаловажную роль в противопожарном нормировании играют конструктивные характеристики объектов, расстояние до которых следует регламентировать. В настоящее время применяют широкий спектр облицовочных материалов

Г, 1/год 1-10-4 1-10-5 1-10-6 1-10-7 1-10-8 1-10-9 1.10-1°

Вариант № 2

В / ариант № / 2 1

0 50 100 150 200

Расстояние, м

250

300

Рисунок 3. Распределение индивидуального пожарного риска при авариях на МН

5

0

5

0

для отделки фасадов зданий (в том числе сайдинговые панели, утеплители, витражное остекление). Необходимо отметить, что вопросы, касающиеся воздействия теплового потока от факельного горения и пожара пролива до зданий и сооружений с фасадами из различных горючих облицовочных (или отделочных) материалов, на сегодняшний день недостаточно исследованы.

Все перечисленные факторы указывают на необходимость корректировки противопожарных расстояний от оси нефтепровода до близлежащих объектов. Нельзя забывать, что основные системы магистральных трубопроводов, функционирующие в настоящее время, были построены в 1960-1980 гг. [1]. Вместе с тем, в последнее время наблюдается тенденция к расширению городской инфраструктуры, что ведёт к сокращению противопожарных расстояний от оси нефтепровода до зданий, сооружений и строений разного функционального назначения и нарушению действующих нормативных требований [4, 5].

В качестве одного из способов решения данной проблемы предлагается использование системы гибкого противопожарного нормирования. Речь идёт о разработке комплекса инженерно-технических мероприятий (ИТМ), компенсирующих отступления от требований нормативных документов по пожарной безопасности (в части противопожарных расстояний), с последующим обоснованием с помощью расчёта величин пожарных рисков [3]. Для удобства классификации ИТМ целесообразно разделить их на группы:

1) мероприятия по обеспечению безопасности людей, находящихся вблизи МН или на территории объекта экономики;

2) мероприятия по ограничению количества нефтепродуктов и полей ОФП;

3) мероприятия по повышению работоспособности системы.

В первую группу мероприятий входят:

- оборудование территории объекта экономики системой голосового опо-

вещения о возникновении аварии или пожара на МН;

- разработка инструкции о мерах пожарной безопасности на территории объекта близи МН, укомплектование первичными средствами пожаротушения;

- оборудование фасада объекта экономики, примыкающего к участку МН, строительными конструкциями и отделочными материалами, повышающими степень огнестойкости здания; использование противопожарных окон, негорючих теплоизоляционных и облицовочных материалов;

- установка датчиков контроля до-взрывоопасных значений концентраций, обеспечивающих автоматическое оповещение людей при достижении концентраций паров величины, превышающей 10 % от нижнего концентрационного предела распространения пламени;

- разработка плана ликвидации аварийного пролива и тушения возможного пожара с привлечением сил и средств МЧС.

Вторая группа мероприятий включает в себя:

- установку дополнительной запорно-пусковой арматуры с низкой вероятностью отказа систем автоматики;

- установку монолитной противо-аварийной защитной стенки с глубиной заложения ниже уровня трубы, высотой не менее 1,5-2 м от планировочной отметки земли;

- покрытие слоем щебня или другим мелкозернистым негорючим наполнителем поверхности планировочной отметки земли участка МН;

- закрытие оси нефтепровода на уровне земли железобетонными плитами или иными конструкциями, исключающими возможность образования вертикальных факелов при разгерметизации;

- размещение объекта экономики выше геодезической отметки участка прокладки МН;

- устройство с низовой стороны трубопровода аварийного канала или защитного вала для сбора нефтепродуктов при разгерметизации МН.

Мероприятия третьей группы предусматривают:

- использование магистральных трубопроводов с увеличенной толщиной стенки;

- применение улучшенной системы защиты от коррозии (тип и качество изоляционного покрытия, электрохимическая защита, внутритрубная диагностика и т. п.);

- прокладку магистральных трубопроводов в защитном футляре (кожухе) из стальных труб с герметизацией межтрубного пространства;

- организацию контроля монтажных сварных соединений рентгеновскими или гамма-лучами.

Перечисленные мероприятия выполняются в совокупности с требованиями нормативно-правовых документов по пожарной безопасности [4, 5].

Выбор и обоснование необходимости применения того или иного вида ИТМ -ответственное решение в работе экспертного персонала, так как мероприятия, повышающие пожарную безопасность для одного участка местности, на другом участке могут существенно снизить её. Так, например, организация уклона местности

от оси нефтепровода увеличивает площадь растекания нефтепродукта при аварии и тем самым увеличивает зоны ОФП, что, соответственно, приводит к снижению уровня пожарной безопасности близлежащих объектов экономики.

Помимо сказанного, ситуация усугубляется тем, что в большинстве случаев вблизи магистральных нефтепроводов прокладываются магистральные газопроводы, что не противоречит требованиям [5]. Но развитие аварийной ситуации может происходить по каскадному сценарию, то есть авария на магистральном нефтепроводе может инициировать аварийную ситуацию на газопроводе, и в конечном счёте величины пожарных рисков будут суммироваться, а итоговое значение - в десятки раз превышать нормативное.

Обеспечение требуемого уровня пожарной безопасности объектов экономики, расположенных вблизи МН, носит комплексный характер и включает в себя не только выполнение и соблюдение требований нормативных документов по пожарной безопасности, но и проведение ряда инженерных расчётов и компьютерного моделирования.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ежегодные отчеты о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору [Электронный ресурс] // Ростехнадзор: сайт. Режим доступа: Шр://шшш. gosnadzor.ru/public/annual_reports/

2. Атаманов Т. Н. Обзор причин аварий и пожаров на магистральных трубопроводах // Материалы 3-й Междунар. науч.-практ. конф. «Проблемы техносферной безопасности». - М.: Академия ГПС МЧС России, 2014. - С. 136-138.

3. Приказ МЧС России от 10.07.2009 г. № 404 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах» с изменениями и дополнениями».

4. Приказ МЧС России от 24.04.2013 г. № 288 «Об утверждении свода правил СП 4.13130 «Систе-

мы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты. Требование к объёмно-планировочным и конструктивным решениям».

5. СП 36.13330.2012. Магистральные трубопроводы. - М., 2012. - 83 с.

6. Назаров В. П., Атаманов Т. Н. Автоматизированная оценка зон воздействия опасных факторов пожаров на наружных технологических установках [Электронный ресурс] // Технологии техносферной безопасности: Интернет-журнал. - 2013. - № 6 (52). Режим доступа: http://ipb.mos.ru/ttb/2013-6/2013-6.html

7. Ширяев Е. В. Использование керамзитовых подложек при проливах нефти и нефтепродуктов // Вестник Воронежского института ГПС МЧС России. - 2013. - № 4 (9). - С. 74-77.

Nazarov V., Atamanov T.

FIRE SAFETY LEVEL ASSESSMENT OF OBJECTS OF NATIONAL ECONOMY NEAR OIL PIPELINES

ABSTRACT

Purpose. The article determines the basic fire safety problems for people and objects of national economy located near oil pipelines and compares fire risk calculation results on the oil pipeline at different geodetic terrain levels.

Methods. Legal framework analysis and the comparison of fire risks values were carried out in the article.

Findings. The authors proposed a list of engineering-technical activities to ensure the required fire safety level of different objects of national economy at forced fire separation distances reductions near oil pipelines.

Research application field. The obtained results can be used in the supervision activity of EMERCOM

of Russia, design institutes and expert organizations carrying out calculations on determining fire risk values at production sites.

Conclusions. Ensuring the required fire safety level for objects of national economy located near oil pipelines is of integrated nature which includes not only implementation and compliance with fire-safety standard requirements, but also carrying out a number of engineering calculations and computer-aided simulations.

Key words: fire risk, oil pipeline, engineering and technical activities.

REFERENCES

1. Annual Reports of Rostechnadzor, available at: http:// en.gosnadzor.ru/activity/annual-report/ (accessed February 16, 2015).

2. Atamanov T.N. Overview of the causes of accidents and fires on the main pipelines. Mat. 3-i Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. "Problemy tekhnosfernoi bezopasnost!' [Proc. 3rd Int. Sci.-Pract. Conf. "Problems of Technosphere Safety"]. Moscow, State Fire Acad. of EMERCOM of Russia, 2014, pp. 136-138.

3. Order of EMERCOM of Russia of June 10,2009, No. 404 "On approval of the procedure for determining the values of fire risk at work sites'. Moscow, 2009.

4. Order of EMERCOM of Russia of April 24,2013, No. 288 "On approval of Code of Rules 4.13130 "Fire protection systems.

Limiting the spread of fire protection at the facilities. Requirement for space planning and design solutions'". Moscow, 2013.

5. Code of rules 36.13330.2012. Trunk pipelines. Moscow, 2013.

6. Nazarov V.P., Atamanov T.N. Automated evaluation of the impact zone of fire hazard on external technological installations. Tekhnologii tekhnosfernoi bezopasnosti: internet-zhurnal, 2013, no. 6

7. Shiryaev E.V. The use of expanded clay substrates in the straits of oil and oil products. Vestnik Voronezhskogo instituta GPS MChS Rossii, 2013, no. 4, pp. 74-77.

VLADiMiR Nazarov

Doctor of Technical Sciences, Professor State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia

TiHON Atamanov | State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia