Анализ пожарной безопасности нефтебазы

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение.          стр.4

1.Статистика пожаров.         стр.6

1.1.Общая характеристика ОАО «ЯРНПЗ».    стр.10

1.2.Технология хранения нефти и нефтепродуктов на

товарно-сырьевой базе.       стр.13

2.Состояние противопожарной защиты резервуарного парка.  стр.22

2.1.Стационарные системы тушения и охлаждения.   стр.22

2.2.Характеристика наружного водоснабжения ЯРНПЗ

и его резервуарного  парка.      стр.24

2.3.Тактические возможности ПЧ объекта.    стр.25

3.Анализ пожарной опасности технологии хранения и пере

качки нефтепродуктов.        стр.26

3.1.Оценка пожаровзрывоопасных свойств нефти и

нефтепродуктов.        стр.26

3.2.Возможность образования взрывоопасных     стр.27

концентраций внутри технологического оборудования.

3.3.Оценка возможности образования горючих    стр.29

концентраций вне аппаратов  и емкостей.

3.4.Возможные причины повреждения оборудования.   стр.32

3.5.Характерные источники зажигания.     стр.36

3.6.Возможные пути распространения пожара.    стр.39

4.Расчет категории помещения насосной станции по     стр.41

взрывопожарной и пожарной опасности.

5.Проверочный расчет огнепреградителя дыхательной   стр.47

арматуры резервуара.

6.Расчет установки пожаротушения насосной станции.   стр.50

7.Проблемы экологии.         стр.58

7.1.Источники загрязнения окружающей среды при    стр.58

хранении нефтепродуктов.

7.2.Контроль над выбросами в окружающую среду.   стр.61

7.3.Расчет выбросов при «малых» и «больших»    стр.65

дыханиях при хранении в резервуарах со

стационарными крышами.

7.4.Расчет выбросов нефтепродуктов в результате   стр.68

испарения при хранении в резервуарах с

плавающими крышами.

7.5.Расчёт экономического ущерба, причиняемого    стр.70

выбросами загрязняющих веществ в

атмосферный воздух.

8.Экономическая оценка  системы автоматического    стр.73

пожаротушения насосной станции.

Выводы.           стр.76

Приложение 1. Описание пожара на ЛПДС “Конга”.   стр.78

Приложение 2. Схема подслойного тушения.     стр.84

Приложение 3. Пожароопасные свойства нефтей.    стр.85

Приложение 4. Техническая характеристика пенообразователя.  стр.87

Литература.          стр.89

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Несмотря на сложный  экономический период развития нашей  страны, темпы развития в нефтедобывающей  и нефтеперерабатывающей отраслях, как важной части топливно-энергетического  комплекса, продолжают расти.

Любая отрасль промышленности не может обойтись без топлива. Для  бесперебойного обеспечения работы автотранспорта, сельскохозяйственной техники, производственных предприятий, объектов электро, теплообеспечения создана разветвленная сеть нефтеперерабатывающих заводов и комбинатов с различными типами складов: сырьевыми, товарными, промежуточными, целевыми, готовой продукции.

Резервуарные парки являются одними из основных сооружений складов нефти и нефтепродуктов. Увеличение объема добычи и переработки нефти вызывает увеличение объемов резервуарных парков.

Общее состояние резервуарных парков характеризуется повышением объема и номенклатуры хранимых нефтепродуктов, а также единичной вместимости резервуаров. В связи с этим пожарная опасность данных объектов обуславливается тем, что на сравнительно небольших площадях сосредотачивается значительное количество пожароопасных жидкостей, исчисляемое порой сотнями тысяч тонн.

Несмотря на осуществление  обширного комплекса мероприятий  по обеспечению пожарной безопасности резервуарных парков в них происходят пожары как у нас в стране, так и за рубежом. Этот факт свидетельствует о том, что проблема пожарной защиты данных объектов требует дальнейшего усовершенствования.

Наряду с проблемой  снижения пожарной опасности резервуарных парков, не менее актуальна проблема защиты окружающей среды от испарения нефтепродуктов.

Меры борьбы с потерей  углеводородов от испарений, используемые в отечественной практике не являются совершенными, поскольку лишь уменьшают потери, но не ликвидируют их. Решение проблемы снижения

 

пожарной опасности резервуарных парков и защиты окружающей среды  возможно при внедрении современных  методов, исключающих или ограничивающих при хранении потери от испарения нефтепродуктов и образование взрывоопасных концентраций.

Устойчивое удовлетворение растущих потребностей в различных  видах топлива и энергии требует  улучшения структуры топливно-энергетического  баланса, широкого использования возобновляемых источников энергии, последовательного  проведения во всех отраслях хозяйствования активной и целенаправленной работы по экономии топливно-энергетических ресурсов, в том числе и обеспечения пожарной безопасности при их добыче, переработке,

транспортировке и хранении, на что неоднократно указывал в своих выступлениях Президент Российской Федерации Д.А.Медведев. Поэтому тема дипломного проекта является актуальной.

Целью настоящей работы является: расчетным путем определить и обосновать наиболее не экономичный и взрывопожароопасный способ хранения нефти и нефтепродуктов; по результатам расчетов сделать выводы и дать рекомендации по уменьшению потерь от испарения, при выполнении которых снизится возможность образования взрывоопасных концентраций и уменьшится экономический ущерб причиняемый атмосфере.

 

 

1. СТАТИСТИКА ПОЖАРОВ

В тематическом обзоре «Пожары резервуаров  с нефтью и нефтепродуктами» проанализированы пожары, произошедшие с 1970 по 1990 гг. на территории бывшего СССР. Всего за исследуемый период зарегистрировано 238 пожаров на объектах добычи, транспорта, хранения и переработки нефти и нефтепродуктов.

Статистика свидетельствует, что в системе Главтранснефти произошло пожаров: на насосных нефтепроводов – 10%, на нефтепромыслах - 14 %, на НПЗ - 27,7 %, а на распределительных нефтебазах зафиксирована наибольшая доля пожаров - 48,3 % (Рис. 1.1.).

На наземных резервуарах  произошло 93,3 % пожаров и аварий из общего их числа. По виду хранимых продуктов эти пожары распределились следующим образом: 32,4 % - на резервуарах с сырой нефтью; 53,8 % - на резервуарах с бензином; и 13,8 % - на резервуарах с другими видами нефтепродуктов (мазут, керосин, дизельное топливо, масло и др.).

Пожары происходили, в  основном (222 случая), на действующих  резервуарах типа РВС, из них в 194 случаях (81,5 %) пожар возникал в резервуарах с бензином и сырой нефтью.

Установлено, что основными  источниками зажигания, от которых  возникали пожары, являются: огневые  и ремонтные работы (23,5 %), искры  электроустановок (14,7 %), проявления атмосферного электричества (9,2 %), разряды статистического электричества (9,7 %), большая часть всех пожаров на резервуарах (42,2%) произошла от самовозгорания пирофорных отложений, неосторожного обращения с огнем, поджогов и других источников зажигания (Рис. 1.2.). Доля пожаров от перечисленных источников зажигания, существенно различается по отраслям промышленности.

За исследованный период средняя частота возникновения пожаров и загораний в год составляет: на распределительных нефтебазах - 5,75; в резервуарных парках НПЗ - 3,3; на промыслах - 1,65; на  нефтепроводах - 1,2. Средняя частота пожаров по всем объектам и отраслям нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности составили 12 пожаров в год.

 

 

 

 

 

 

Рис 1.1.   Места возникновения  пожаров.

 

 

 

 

 

1. Распределительные нефтебазы   48,3 %
2. Нефтеперерабатывающие заводы   27,7 %
3. Нефтепромыслы      14 %
4. Насосные станции нефтепроводов   10%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 1.2. Основные источники зажигания.

 

 

1. Пожары от самовозгорания пирофорных отложений,

поджогов, неосторожного обращения с огнём.   42,2 %

2. Огневые и ремонтные работы.     23,5 %
3. Искры электроустановок.      14,7 %
4. Разряды статического электричества.    9,7 %
5. Проявления атмосферного электричества.    9,2 %

 

 

Важную информацию для  разработки мер пожарной безопасности дают сведения о непосредственном источнике зажигания взрывоопасной паровоздушной смеси. Однако примерно для 5 % пожаров непосредственный источник зажигания не установлен, но из этого количества причиной 4 пожаров были повреждения оборудования, нарушения технологического режима, повышенная загазованность территории резервуарного парка. В этих случаях, естественно, источник зажигания является вторичным и второстепенным фактором, а защита должна быть направлена на поддержание исправности оборудования и нормальное ведение технологического процесса.

Из установленных непосредственных источников зажигания наиболее распространенный, огневые работы - 23 % (почти каждый третий пожар). Неосторожное обращение с огнем, допущенное при ремонте резервуаров, электрические и механические искры или горячие выхлопы глушителя автомобиля при очистке резервуара через нижний люк стали причиной 9   (11,8 %) пожаров. В целом при очистке и ремонте резервуаров произошло 29 пожаров, что составляет 37,6 % общего числа. Необходимо отметить, что 14 пожаров на резервуарах (18 %) возникли от самовозгорания пирофорных отложений, причем 64 % пожаров, происшедших по этой причине, отмечено на объектах добычи нефти и 36 % - в резервуарных парках на нефтеперерабатывающих заводах.

Примечательно, что 65 % пожаров, происходит в весенне-летний период и основными источниками зажигания (не считая огневые и ремонтные работы) являются разряды атмосферного электричества (22,2 %), а также огневые технологические установки (16,5 %). Здесь надо отметить, что в первом случае (разряды атмосферного электричества) загорались резервуары только на насосных станциях нефтепродуктов, что говорит о ненадежности существующей молниезащиты и необходимости ее усовершенствования на данных объектах.

Огневые технологические установки, как источник зажигания, проявлялись только на нефтепромысловых объектах.

В качестве характерного примера связанного с технологическим процессом

 

хранения нефти и нефтепродуктов, может служить описание пожара, произошедшего 22 августа этого года на резервуарном парке ЛПДС «Конда» Урайского УМН ОАО «Сибнефтепровод» которая расположена на территории Кондинского района Ханты-Мансийского автономного округа Тюменской области. Описание пожара приведено в Приложении 1.

Пожары, происходящие в резервуарах с ЛВЖ, как правило, начинаются с взрыва, что приводит к выводу из строя автоматических установок пожаротушения. В этом случае, тушение пожаров требует больших расходов воды для защиты горящего и соседних резервуаров, большого количества личного состава и техники. Эти пожары труднотушимы, носят затяжной характер, приводят к значительным материальным ущербам, сопровождаются сильными тепловыми потоками, распространяющимися на большие расстояния, осложняют работу пожарных и являются причинами возникновения массовых пожаров в резервуарных парках.

 

1.1. Общая характеристика ОАО «ЯРНПЗ»

ОАО «Ярославский нефтеперерабатывающий  завод» - крупнейшее предприятие города и по своему предназначению относится  к объектам категории особой важности. Площадь завода составляет 617 га, из которой под застройкой и технологическим оборудованием находится 383 га. Плотность застройки территории объекта составляет 62 %.

Основными процессами переработки  нефти являются:

1. Транспортировка, получение и хранение сырья;
2. Первичная перегонка электрообезвоженной и обессоленной нефти;
3. Гидроочистка бензинов, керосинов и дизельного топлива;
4. Каталитический риформинг бензиновых фракций;
5. Каталитический крекинг;
6. Газофракционирование;
7. Производство нефтебитумов и коксов.

Принципиальная схема переработки приведена на рис.2.1. Мощность нефтепереработки по сырью составляет 20 млн. тонн в год.

 

Основной продукцией выпускаемой заводом являются: бензин различных марок; дизельное топливо; топочный мазут; керосин (осветительный, тракторный); сжиженный газ; нефтебитум.

На заводе имеется 57 технологических установок, более 100 резервуаров для хранения ЛВЖ и ГЖ, общей вместимостью, превышающей 620 тыс. м³, сливо-наливные эстакады, насосные станции и другое.

Сырьевые парки рассчитаны для  хранения 5-ти суточного запаса нефти, товарные парки для хранения 10-15 суточного запаса продукции.

В комплекс завода также  входят 96 насосных для перегонки  нефтепродуктов, 17 компрессорных установок, 10 складских зданий для хранения горючих материалов, нефтеуловители и трубопроводы общей протяженностью более 300 км, с находящимися в них нефтепродуктами до 20 тыс. м³, 5 складов с сжиженными газами емкостью по 8,3 тыс. м³. каждый.

На заводе постоянно находится около 700 тыс.м³ легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, из них 160 тыс. м³ сырой нефти и более 500 тыс. м³ бензина, керосина, дизельного топлива, мазута и масла. Нефть и нефтепродукты поступают на хранение с температурами:

бензин    10 - 15°С;

нефть    7 - 10°С;

мазут    80 - 90°С;

керосин   40 - 50°С;

дизельное топливо  50 - 60°С.

Причём температуры бензинов и нефти выше температуры вспышки их паров.

1.2. Технология хранения нефти и нефтепродуктов

на товарно-сырьевой базе.

Резервуарный парк ОАО  «Ярославский нефтеперерабатывающий  завод» - товарно-сырьевая группа, представляющая собой комплекс наземных и подземных резервуаров различной емкости: от 5 тыс. м³. до 20 тыс. м³.

Товарно-сырьевая группа (парк) «ЯРНПЗ» относится к складу первой группы и 1 категории по вместимости (согласно 123-ФЗ). Общая вместимость резервуарного парка более 620 тыс. м³.

 

 

 

 

Рис. 2.1. Принципиальная схема переработки  нефти.

1. Транспортировка, получение и хранение сырья; 2. Первичная перегонка электрообезвоженной и обессоленной нефти;

3. Гидроочистка бензинов, керосинов и дизельного топлива; 4. Каталитический риформинг бензиновых фракций;

5. Каталитический крекинг; 6. Газофракционирование; 7. Производство нефтебитумов и коксов.

 

Все имеющиеся резервуары размещены по группам (согласно конструкции  резервуаров, их вместимости и хранящегося в них нефтепродукта).

Резервуарный парк состоит из:

• 6-ти РВСПК вместимостью по 20 тыс. м³. каждый, по два резервуара в каждой группе (для хранения сырой нефти приходящей по трубопроводу);
• 17-ти РВС вместимостью по 20 тыс. м³. каждый, 12 из них с понтонами, 6 резервуаров с нефтью, 5 резервуаров с дизельным топливом (без понтона) и 6 резервуаров с бензином;
• 5-ти РВС вместимостью по 10 тыс. м³. каждый (с понтонами) – с бензином;
• 17-ти подземных резервуаров вместимостью по 10 тыс. м³ каждый – с мазутом;
• 12-ти РВС вместимостью по 5 тыс. м³ каждый (без понтона) с ТС-1;
• 2-х наземных резервуаров (с понтонами) вместимостью по 1 тыс. м³ с остаточным продуктом после чистки резервуаров.

Расположение групп резервуаров различное (схема резервуарного парка ОАО «ЯРНПЗ» на рис.2.2.) для хранения бензина, керосина, дизельного топлива. Каждая группа резервуаров, находящихся в резервуарном парке имеет обвалование в зависимости от емкости резервуаров. Так, например, каждая группа резервуаров (V=20 тыс. м³) имеет обвалование общей площадью 16268 м² (по S_обв 1^го р-ра = 8134 м²), высота обвалования Н_обв = 3 м, толщина в верхней части В_{обв. верх} = 1 м и в нижней части В_{обв. ниж} = 3 м.

Резервуары объемом по 10 тыс. м³, находящиеся в группах, имеют общую площадь обвалования каждой группы 13200 м² (по S_oбв 1^го р-ра = 6600 м²), высота Н_обв = 3 м, толщина В_{обв. верх} = 1 м и Вобв. ниж=3 м. Днища резервуаров плоские стальные.

Резервуары вертикальные стальные (РВС) предназначены для приема, хранения, выдачи нефтепродуктов, воды, а также других жидкостей, в различных климатических условиях.

 

 

Рис. 2.2. Схема резервуарного  парка.

 

 

Резервуар состоит из цилиндрического корпуса, плоского днища и стационарной крыши. Также применяются резервуары с плавающей крышей (РВСПК) и понтоном (РВСП). Плавающая крыша, находящаяся на поверхности жидкости, предназначена для сокращения потерь от испарения и как вследствие этого уменьшения возможности возникновения взрыва и пожара. Понтон так же предназначен для уменьшения потерь от испарения.

Техническая характеристика РВС-10000

• номинальный объем, м³   10000
• внутренний диаметр, мм   34200
• высота стенки, мм    12000
• полезная емкость, м³   9735
• материал резервуара,   сталь
• количество поясов, шт   8:

толщина поясов от 6 мм (вверху)

до 12 мм (внизу)

• длина окружности, м   107,4
• площадь зеркала резервуара, м²  918,6
• скорость опорожнения, м³/ч  760

Резервуар оборудован стальной стационарной лестницей, по которой  можно выйти на рабочую площадку, к смотровому люку, а также на крышу для осмотра оборудования. Имеется система охлаждения. Конструктивные элементы резервуара со стационарной крышей показаны на рисунке 2.3.

Техническая характеристика резервуара РВСПК-20000

• номинальный объем, м³    20000
• внутренний диаметр, м    45,6
• высота стенки, м     12
• полезная емкость, м³    18500
• материал резервуара    сталь
• количество поясов, шт    8:

толщина поясов от 8 мм (вверху)

до 12 мм (внизу)

 

Рис. 2.3. Резервуар вертикальный стальной (РВС)

1.Днище резервуара; 2.Сливо-наливная арматура; 3.Стенка (борт) резервуара; 4.Стационарная крыша резервуара; 5.Дыхательная арматура; 6.Предохранительный клапан; 7.Система охлаждения; 8.Смотровой люк; 9.Рабочая площадка; 10.Лестница; 11.Патрубок аварийного слива; 12.Люк-лаз в стенке.

 

• длина окружности, м    143,3
• площадь зеркала резервуара, м²   1633
• скорость опорожнения, м³    1700

Резервуар снабжен стационарной металлической лестницей, по которой можно выйти на смотровую площадку и плавающую крышу. Плавающая крыша представляет собой кольцо с верхним герметичным покрытием. В нижнем положении плавающая крыша опирается на опорные стойки трубчатого сечения, высота стоек предусматривает нижнее положение крыши на высоте 1,8 метра от днища резервуара. Полое кольцо крыши изготовлено из сборных элементов в виде 18^ти геометрических коробов (долей).

Между плавающей крышей и корпусом резервуара предусмотрен зазор в 200 мм, в котором устанавливается  уплотняющий затвор, выполненный из

 

токопроводной резины стойкой к нефтепродуктам. К стенке резервуара затвор

прижимается пружинами.

Так же имеется система охлаждения и система аварийного слива. Конструктивные элементы резервуара с плавающей крышей показаны на рис.2.4.

Техническая характеристика резервуара РВСП-20000 (с понтоном):

• номинальный объем, м³   20000
• внутренний диаметр резервуара, м   45,6
• диаметр понтона, м   45,2
• высота стенки, м   12
• полезная емкость, м³  17400
• материал резервуара    сталь
• количество поясов, шт    8:

толщина поясов от 8 мм (вверху)

до 12 мм (внизу)

• длина окружности, м    143,3
• площадь понтона, м²    1605
• скорость опорожнения, м³     1700

Резервуар РВСП, на ЯРНПЗ, имеет схожую конструкцию с резервуаром РВС. Он также оборудован стационарной лестницей, площадкой, дыхательной и предохранительной арматурой, приёмно-раздаточными патрубками, системой охлаждения и системой аварийного слива. Отличие резервуара в металлическом понтоне, плавающем на поверхности жидкости, двигающемся при изменении уровня по направляющей.

Понтон представляет собой тонкостенный диск диаметром  на 400 мм меньше диаметра резервуара, лежащий на цилиндрических поплавках, плавающих на поверхности продукта.

Так как поплавки погружаются  в продукт только на 50% от своего диаметра, то между поверхностью продукта и поверхностью понтона образуется свободное пространство, заполняющееся парами хранимой

 

 

 

 

Рис. 2.4. Резервуар вертикальный стальной с плавающей крышей (РВСПК): 1.Люк-лаз; 2.Стенка (борт) резервуара; 3.Система охлаждения; 4.Уплотняющий затвор; 5.Плавающая крыша; 6.Опорные стойки; 7.Затвор-кожух; 8.Вертикальная направляющая; 9.Лестница с поворотным устройством; 10.Смотровая площадка; 11.Стационарная лестница; 12.Сливо-наливная арматура; 13.Днище резервуара.

 

 жидкости, для предотвращения их выхода из под понтона служит периферийная юбка.

Понтон оснащен оборудованием, необходимым для его эксплуатации:

- затвор мягкого типа ЗМП (или полужесткого типа ПЗП) предназначен для уплотнения зазора между стенкой резервуара и понтоном;

- люк-лаз, смонтированный на поверхности понтона;

- дыхательный клапан на понтоне, для исключения создания вакуума, при откачке продукта ниже фиксированного положения понтона;

 

- система заземления из токопроводящих кабелей, соединяющих понтон с кровлей резервуара, обеспечивает снятие статического электричества;

- необходимое количество  затворов — кожухов (каркасов с герметизацией манжетного типа из специальной многослойной резины) позволяют понтону перемещаться вдоль вертикальных направляющих;

Конструктивно понтон включает в себя периферийную юбку, поплавки, балки, настил, опорные стойки и различное основное и дополнительное оборудование.

Необходимое количество поплавков обеспечивают понтону  заданную плавучесть (не менее чем двойной собственный вес при разгерметизации двух поплавков). Запас плавучести понтона — 100%. Поплавки обеспечивают поперечную жесткость конструкции, а также служат для передачи нагрузки от собственного веса конструкции на опорные стойки. Поплавки располагаются параллельными рядами в центральной части понтона и по окружности на периферии, причем в каждом ряду поплавки жестко скреплены между собой.

Периферийная юбка образует гидрозатвор, исключающий прорыв паров  хранимого продукта из-под экрана в газовое пространство резервуара, для чего она погружена в продукт  не менее чем на 100 мм. Конструктивно периферийная юбка состоит из элементов, собираемых друг с другом встык на болтах.

Балки служат для обеспечения  герметичности стыков настила и  обеспечивают продольную жесткость  конструкции.

Настил представляет собой ленту из алюминиевого сплава. Настил служит для сокращения потерь от испарения хранимого продукта путем герметизации пространства между продуктом и настилом для предотвращения прорыва (попадания) паров хранимой жидкости в газовое пространство резервуара.

Конструктивные элементы резервуара РВСП показаны на рис. 2.5.

 

 

 

Рис. 2.5. Резервуар вертикальный стальной с понтоном (РВСП):

1.Пенополиуретановый слой с лакокрасочным покрытием; 2.Алюминиевый настил; 3.Каркас из составных балок; 4.Цилиндрические поплавки; 5.Периферийная юбка; 6.Уплотняющий затвор; 7.Уровнемер; 8.Люк-лаз; 9.Заземление понтона;10.Дыхательный клапан; 11.Опорные стойки; 12.Вертикальная направляющая; 13.Затвор – кожух.

Техническая характеристика железобетонного подземного резервуара объёмом 10000 м³ (ЖБР-10000):

• длина, м   54
• ширина, м   36
• высота, м   5,7
• объем, м³   10000
• полезная емкость, м³   9500
• максимальный уровень залива, м   5,4
• материал резервуара   железобетон
• площадь резервуара, м²   1944
• скорость опорожнения, м³/ч   1600

 

Резервуар представляет собой железобетонную конструкцию, стенки и днище которой выполнены в виде монолита с установкой арматуры. Колонны, ригеля и плиты перекрытия - типовые железобетонные конструкции. С торцов резервуара, для его очистки, имеются две металлические лестницы. Резервуар оборудован дыхательной, огнепреградительной и предохранительной арматурой, устройствами для отбора проб и измерения уровня находящейся в резервуаре жидкости.

ВЫВОД. По данному разделу можно сделать следующий вывод. Наибольшее количество пожаров происходит на распределительных нефтебазах при очистке и ремонте на наземных резервуарах со стационарной крышей, с хранимым веществом - бензин. Чаще всего причиной становится: самовозгорание пирофорных отложений, огневые работы, неосторожное обращение с огнём, поджог. Обобщая выше изложенное можно сказать, что человеческий фактор играет ведущую роль в появлении источников зажигания.