Курсовая работа: Оценка профессиональных рисков при возникновении аварийных ситуаций в технологическом процессе переработки нефтешламов

t - время, с.

Текущая толщина слоя h(t) для данного объема растекающейся жидкости зависит от массы вещества, участвующего в аварии, его плотности при заданной температуре, текущего значения площади зеркала разлива и определяется выражением [7]:

(2)

где Q - масса вещества, участвующего в аварии, кг;

р - плотность вещества, кг/м³ равное 980 кг/м³ [4];

R - текущее значение радиуса зеркала разлива в i-й момент времени, м.

С учетом этого дифференциальное уравнение первого порядка имеет вид [7]:

(3)

Время добегания нефтешлама t_p, с, до точки, расположенной на расстоянии R_i от аварийного резервуара, находится из уравнения (3):

,(4)

где R - максимальный радиус зеркала разлития при полном растекании нефтешлама по подстилающей поверхности до минимальной толщины слоя жидко-сти, м;

r_рез - радиус аварийного резервуара, м.

Подставляя численные значения величин в уравнение (4) вычисляем время «добегания» нефтешлама до рассматриваемой точки:

Зависимость расстояния растекания нефтешлама от рассчитанного времени (5) приведена на рис. 5

Рисунок 5. - Зависимость расстояния растекания нефтешлама от времени

2.4 Определение зон теплового поражения человека при разливах нефтешлама, находящегося в резервуарах

При разливе нефтешлама из резервуара часто происходит его возгорание. Для обеспечения безопасности людей необходимо определить вероятные зоны теплового поражения, которые определяют величину профессионального риска.

Оценку проводили для зон возможного теплового поражения человека от места аварии на расстоянии: 50 м, где находятся места временного пребывания обслуживающего персонала (помещение оператора установки); 77 и 123 м - для мест постоянного пребывания обслуживающего персонала.

Интенсивность теплового излучения q, кВт/м2, вычислялась по формуле [8]:

(6)

где E_f - среднеповерхностная интенсивность теплового излучения пламени, кВт/м2; принималась равной 40 кВт/м2 на основе имеющихся экспериментальных данных для нефтешлама;

X - Коэффициент пропускания атмосферы;

F_q - угловой коэффициент облученности определялся из соотношения [8]:

(7)

где F_h и F_v -- коэффициенты облученности для горизонтальной и вертикальной площадок соответственно определяли с помощью выражений [6]:

(8)

(9)

где r - расстояние от места пролива до облучаемого объекта, м;

d - эффективный диаметр пролива, м, определяли по формуле [8]:

(10)

H - высота пламени, м, определяли по формуле [6]:

(11)

m - удельная массовая скорость выгорания топлива; принималась равной 0,04 кг/(мЧс) на основе имеющихся экспериментальных данных для нефтепродуктов. [8]

Коэффициент пропускания атмосферы X определяли по формуле [8]:

(12)

Подставляем данные в формулы (8) и (9) получим коэффициентов облученности на расстоянии 50, 77, 123 м.

По формуле (7) определяем угловой коэффициент облученности. Учитывая низкое значение Fh, принимаем значение F = Fv, т. е. данные приведены в таблице 2

Коэффициент пропускания атмосферы вычисляли по формуле (12) и для всех трех расстояний результат получился равным 1.

Интенсивность теплового излучения определяли по формуле (6). Данные расчета приведены в таблице 2.

Таблица 2 - полученные расчетные данные

3. Оценка риска гибели персонала при реализации сценариев

Проведем оценку риска для наиболее опасной ситуации. Данные идентификации показали, что наиболее опасная аварийная ситуация протекает по схеме: полное разрушение резервуара - разлив нефтепродуктов в обвалование - пожар пролива.

Для оценки вероятности реализации данной схемы событий использовались отчеты о статистике аварий и чрезвычайных ситуаций для группы нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий.

Вероятность реализации данной схемы событий, год^-1, определяем по следующему соотношению [8]:

P(С1)=P_авЧР_мгЧР_ЗЧР_в.п.(13)

где Р_ав - вероятность аварийного выброса горючего вещества (разгерметизация резервуара), год^-1;

Р_мг - вероятность мгновенного воспламенения истекающего продукта;

Р_з - вероятность невыполнения задачи средствами предотвращения пожара;

Р_{в п} - вероятность воспламенения пролива.

Вероятность Р_ав разгерметизации резервуара и выброса горючего вещества в течение года определяли исходя из статистических данных об авариях по формуле [7]:

(14)

где N_а - общее количество аварийных выбросов горючего продукта на установках данного типа;

N_уст - число наблюдаемых единиц установок;

Т - период наблюдения, 43 года.

Вероятность мгновенного воспламенения истекающего продукта определяли по формуле [8]:

(15)

где N_м - число случаев мгновенного воспламенения истекающего продукта при аварийных выбросах, равное 15 случаев.

Вероятность Р_в.п. воспламенения пролива горючих веществ, образовавшихся в результате аварии с разгерметизацией установки, рассчитывали по формуле [8]:

(16)

где Nв -- число случаев воспламенения пролива при авариях на установках данного типа, примем 23 случая;

Nн в -- число аварий, при которых не произошло воспламенения горючих веществ благодаря противопожарным мероприятиям, 32 случая;

Вероятность невыполнения задачи средствами предотвращения пожара определяли по формуле [8]:

(17)

Подставляя численные значения величин в формулу (13), получаем:

P(C1) = 9 * 10^-5 * 0,127 * 0,31 * 0,32 = 1,15 * 10^-6 (18)

Вероятность поражения человека тепловым излучением в случае возникновения и развития аварии по сценарию С1 для постоянного места пребывания персонала (на расстоянии 77 м от места аварии) определим в следующей последовательности [8]:

1) вычислим пробит функцию по формуле:

(19)

где t₀ - характерное время обнаружения пожара, с;

x - расстояние от места расположения человека до аварийной зоны, м;

v - скорость движения человека, м/с;

2) по величине пробит-функции с помощью таблицы П 4.2. [8] определим вероятность поражения человека Р_р = 0,82.

Риск гибели человека (профессиональный риск) определяли по формуле [8]:

R=P(C1)ЧP_p=1,15Ч10^-6Ч0,82=9,4Ч10^-7(20)

где Рр -- вероятность поражения человека тепловым изучением при реализации сценария C1; Р (C1) -- вероятность реализации сценария С1, год-1.

Вероятность поражения тепловым излучением человека, попавшего в зону непосредственного воздействия пламени пожара пролива, т. е. зону с интенсивностью теплового излучения более 4 кВт/м2 для временного места пребывания персонала (на расстоянии 50 м от места аварии) принималась равной 1 [8].

Риск гибели человека (профессиональный риск) для мест временного пребывания персонала определяли по формуле [8]:

R = P(C1)PpPm = 1,15 * 10^-6 * 1* 0,0016 = 1,8 * 10^-9 год^-1(21)

где Рm - вероятность присутствия персонала на расстоянии 50 м от места аварии, определялась исходя из доли времени нахождения в данной области территории в течение года на основе решений по организации эксплуатации.

Результаты анализа риска аварий на рассматриваемой установке свидетельствуют о том, что граница зоны потенциального риска гибели человека не превышает 9,4 * 10^-7 год ^-1 и не выходит за пределы расположения комплекса по переработке нефтешламов.

Заключение

Наиболее опасный сценарий развития аварийной ситуации протекает по схеме: полное разрушение резервуара - разлив нефтешлама в обвалование - пожар пролива.

Время растекания нефтепродуктов при мгновенной разгерметизации резервуара РВС-400 до исследуемой точки составляет 2,5 с.

Выявлены три зоны возможного теплового поражения персонала:

- на расстоянии 50 м от фронта пламени - степень поражения для персонала - непереносимая боль, ожоги II степени через 20...30 с;

- на расстоянии 77 м от фронта пламени - степень поражения для персонала - без негативных последствий для человека в брезентовой одежде;

- на расстоянии 123 м от фронта пламени - степень поражения для персонала - безопасно для персонала без негативных последствий в течение длительного времени.

Риск гибели персонала не превышает 9,4 * 10^-7 год ^-1

Индивидуальный риск поражения персонала, определяемый как величиной потенциального риска, так и вероятностью нахождения человека в заданной точке пространства относительно источника опасности, вследствие возможных взрывов и пожаров на рассматриваемой установке является приемлемым в рамках установленных действующими нормативными документами критериев приемлемости индивидуального риска.

Данные результаты могут быть использованы при создании ПЛАС и разделов по промышленной безопасности в регламентах и других документах.

Перечень использованной литературы

1. Формирование и внедрение системы управления профессиональными рисками: Учебно-методическое пособие - М.: Российский государственный социальный университет, 2010. - 496 с.

2. РД 03-496-02 Методические рекомендации по оценке ущерба от аварий на опасных производственных объектах.

3. Сумарченкова И. А., Симаков Д. П. Утилизация отходов нефтепереработки с использованием биотехнологии. // Известия Самарского научного центра Российской акад. наук. II Всероссийская научно-практическая конференция «Процессы, технологии, оборудование, опыт переработки отходов и вторичного сырья». / Самара. - 2008 г.

4. Нефть - статья из Большой советской энциклопедии.

5. Козлитин А. М., Попов А. И., Козлитин П. А. Количественный анализ риска возможных разливов нефти и нефтепродуктов. Управление промышленной и экологической безопасностью производственных объектов на основе риска: Междунар. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2005. С. 135-160.

6. Постановление Правительства РФ от 21.08.2000 N 613 (ред. от 14.11.2014) "О неотложных мерах по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов" (вместе с "Основными требованиями к разработке планов по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов")

7. ГОСТ Р 12.3.047 ССБТ. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля. Введ. 2000-01-01. - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов. 2003. - 110 с.

8. Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах. Утв. приказом МЧС России от 10.07.2009 № 404. - 58 с.