ГОСТ 12.1.004-91 · ПБ объектов нефтепродуктообеспечения. Рекомендации по обеспечению пожарной безопасности объектов нефтепродуктообеспечения, расположенных на селитебной территории

Раздел 02 2 из 3

Приложение 2

Методики определения показателей пожарной опасности для населения и территории при наиболее опасных сценариях

Определение показателей пожарной опасности предприятия нефтепродуктообеспечения для населения и территории основано на гипотетическом варианте реализации аварийной ситуации с переходом в пожар, развивающийся по наиболее неблагоприятному варианту на предприятии нефтепродуктообеспечения.

В качестве наиболее неблагоприятного варианта рассматривается случай хрупкого (полного) разрушения резервуара, связанного с образованием гидродинамической волны нефтепродукта, которая либо промывает обвалование, либо перехлестывает через него и разливается на большой площади.

Прорабатывают следующие варианты пожарной опасности для населения и территории, связанные с полным разрушением резервуара наибольшей вместимости или резервуара меньшей вместимости, но наиболее близко расположенного к жилым массивам.

Сценарий 4.2.2.1

Полное разрушение резервуара с нефтепродуктом типа "бензин" и непосредственный выход гидродинамической волны прорыва в селитебную зону.

Для данного сценария определяют следующие показатели пожарной опасности:

зону аварийного разлива нефтепродукта, т. е. последующую зону пожара (методика 1);

зону взрывоопасных концентраций при испарении бензина с поверхности разлива (зону мгновенного поражения людей от пожара-вспышки) (методика 2);

зоны избыточного давления при взрыве паров бензина (методика 3);

зоны опасных (силовых нагрузок при трении нефтепродукта на площади разлива (методика 4).

Сценарий 4.2.2.2

Полное разрушение резервуара с нефтепродуктом типа "дизельное топливо, керосин и т.п." и непосредственный выход гидродинамической волны прорыва в селитебную зону.

Для данного варианта определяют следующие показатели пожарной опасности:

зону аварийного разлива нефтепродукта, т. е. последующую зону пожара (методика № 1);

зоны опасных тепловых нагрузок при горении нефтепродукта на площади разлива (методика 4).

Сценарий 4.2.2.3

Полное разрушение горящего резервуара с нефтепродуктом и непосредственный выход горящей гидродинамической волны прорыва в селитебную зону.

Для данного варианта определяют показатель пожарной опасности - зоны опасных тепловых нагрузок при горении нефтепродукта (методика 4).

Сценарий № 5

Горение нефтепродукта на всей площади сливо-наливной железнодорожной или автомобильной эстакады.

Для данного варианта определяют показатель пожарной опасности - зоны опасных тепловых нагрузок при горении нефтепродукта (методика № 4).

Результаты определения показателей пожарной опасности предприятия нефтепродуктообеспечения для населения и территории наносят на ситуационный план с целью выбора рациональных решений защиты.

1. Карта нарушений противопожарной защиты

Определение опасных факторов пожара и взрыва начинается с составления перечня отступлении от действующих норм в части обеспечения противопожарной защиты по следующему плану:

характеристика объекта __________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

техническое состояние резервуарной емкости _____________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

отступления в части обеспечения противопожарной защиты _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

тактико-технические возможности гарнизона пожарной охраны по тушению пожара на объекте хранения нефтепродуктов _________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Перечень отступлении от действующих норм (несоблюдение противопожарных разрывов до зданий и сооружений, расположенных в окрестностях предприятия нефтепродуктообеспечения, и другие) представляется на ситуационном плане и является основой для оценки пожарной опасности предприятия нефтепродуктообеспечения для населения и территории.

На "карте нарушений..." приводится характеристика зданий и сооружений (функциональное назначение, этажность, степень огнестойкости, категория по взрывопожарной и пожарной опасности здания производственного или складского назначения и т.п.) с указанием максимально возможного числа людей, одновременно находящихся на данных объектах.

Методика № 1. Определение зоны аварийного разлива нефтепродукта

Настоящая методика предусматривает два варианта определения зоны разлива:

в пределах обвалования, вследствие нарушения технологии наполнения резервуара нефтепродуктом или локального повреждения резервуара;

на случай крупномасштабной аварии, связанной с полным разрушением наземного вертикального стального резервуара.

В табл. 1.1 приведены зоны аварийного разлива на случай крупномасштабной аварии.

При расположении резервуара в низине или на ровной поверхности зону разлива рассматривают в виде круга. Радиус зоны разлива характеризует максимальное расстояние разлива от центра резервуара. При расположении резервуара на возвышенности зону разлива рассматривают в виде эллипса. Форму эллипса характеризует большая и малая оси. Большую ось отсчитывают от центра резервуара.

По результатам определения составляется карта прогнозируемых зон разлива, которая представляет собой ситуационный план с нанесением расчетных зон разлива.

В текстовой части указывается возможное поражение людей и территории в случае мгновенного воспламенения зоны разлива.

При отсутствии номенклатуры резервуаров в табл. 1.1 зоны аварийного разлива нефтепродукта в случае полного разрушения наземного вертикального стального резервуара определяют по следующим формулам.

Площадь зоны разлива:

F_зр = f_зe_рV_р,

где F_зр - площадь зоны разлива, м², f_з - коэффициент разлива, м^-1; e_р - степень заполнения резервуара; Vp - номинальная вместимость резервуара, м³.

Степень заполнения резервуара допускается принимать равной 0.9.

Коэффициент разлива определяют исходя из расположения наземного резервуара на местности:

Приведенную форму зоны разлива нефтепродукта принимают в зависимости от расположения резервуара на местности.

При расположении в низине или на ровной поверхности - в виде круга с радиусом

При расположении резервуара на возвышенности - в виде эллипса. Значения осей эллипса определяют по следующим формулам:

большой полуоси

;

малой оси

a_зр = 4F_з_p/(pb_зр),

где К_ук - коэффициент, характеризующий уклон местности.

Значение К_ук определяют исходя из уклона местности:

Допускается определять параметры разлива нефтепродукта по материалам реальных аварий при адекватности анализируемых ситуаций.

Таблица 1.1

Зоны аварийного разлива нефтепродукта в случае полного разрушения наземного вертикального стального резервуара

Вместимость резервуара,	Показатели пожарной опасности разлива для случая расположения резервуара
м³	в низине или на ровной площадке (уклон < 1 %)		на возвышенности
	площадь, м²	радиус	площадь, м²	уклон 1-3 %	уклон > 3 %
		зоны, м		большая малая ось, м	большая малая ось, м
100	450	12	1080	52 26	74 18
200	900	17	2160	74 37	105 26
300	1350	21	3240	91 45	128 32
400	1800	24	4320	105 52	148 37
700	3150	32	7560	139 70	196 49
1000	4500	38	10800	166 83	235 59
2000	9000	54	21600	234 117	331 83
3000	13500	66	32400	287 144	406 101
5000	22500	85	54000	370 185	523 131
10000	45000	120	108000	524 262	741 185

Методика № 2. Определение зоны взрывоопасных концентраций при испарении бензина с поверхности разлива

Зоны взрывоопасных концентраций при испарении нефтепродукта с поверхности разлива приведены в табл. 2.1.

По результатам определения составляется карта прогнозируемых зон взрывоопасных концентраций, которая представляет собой ситуационный план с нанесением расчетных зон загазованности.

В текстовой части указывается возможное поражение людей и территории в случае мгновенного воспламенения зоны загазованности.

Определение зон взрывоопасных концентраций (см. табл. 2.1) выполнено на основании проведенных и России исследований по изучению закономерностей распределения концентраций взрывоопасных газов и паров на открытых территориях в Главной геофизической обсерватории. Расчетная формула, заимствованная из работы В. М. Эльтермана "Охрана воздушной среды на химических и нефтехимических предприятиях" (М., Химия, 1985) имеет вид:

где Х_звк - расстояние от источника испарения, м; А - константа, равная 0,17; J_n - интенсивность испарения, кг×с^-1, t - продолжительность испарения, с; j_нп - нижний концентрационный предел распространения пламени для нефтепродуктов, равный 0,04 кг×м^-3.

При отсутствии номенклатуры резервуаров в табл. 2.1 аварийные зоны взрывоопасных концентраций при испарении нефтепродукта с поверхности разлива определяют для наиболее неблагоприятного варианта метеоусловий, способствующего образованию максимально возможных аварийных зон взрывоопасных концентраций. Подвижность воздуха принимается равной нулю, а температура нефтепродукта - среднемесячной температуре окружающей среды для июля.

Таблица 2.1

Аварийные зоны взрывоопасных концентраций при испарении бензина с поверхности разлива

Вместимость резервуара, м³

Площадь разлива, м²

Глубина взрывоопасной зоны от границы разлива нефтепродукта, м

100

450

1080

200

900

2160

300

1350

3240

400

1800

4320

700

3150

7560

124

1000

4500

l0800

148

2000

9000

21600

135

210

3000

13500

32400

166

257

5000

22500

54000

214

332

10000

45000

108000

3000

470

Примечание. Расчетная температура при испарении бензина принята равной 28 °С. Продолжительность испарения - 1 ч.

Интенсивность испарения допускается определять по следующей формуле:

где М_п - молекулярная масса паров нефтепродукта, Р_s - давление насыщенных паров нефтепродукта, кПа; F_зр - поверхность разлива (испарения) нефтепродукта, м².

Продолжительность испарения допускается принимать равной 1 ч при расчете испарения с зоны разлива на случай полного разрушения резервуара и 8 ч при испарении с площади разлива в пределах обвалования.

Давление насыщенных паров нефтепродукта (Р_s, кПа) допускается определять по показателю качества нефтепродуктa - температуре вспышки в закрытом тигле (t_всп, °С)

где t_н - температура нефтепродукта, °С.

Методика № 3. Определение зон избыточного давления при взрыве паров бензина

В качестве критерия опасности избыточного давления для зданий и сооружений принято нормативное значение, равное 5 кПа.

Зоны избыточного давления при взрыве паров бензина приведены в табл. 3.1. Расстояние до границы зоны опасного избыточного давления определяют от центра зоны разлива.

По результатам определения составляется карта, которая представляет собой ситуационный план с нанесением расчетных зон разрушений. В текстовой части указывается возможное поражение людей и территории в случае мгновенного взрывного сгорания паровоздушного облака.

Для проведения многовариантных расчетов радиусов зон взрывных нагрузок при сгорании паров углеводородов, испарившихся с площади разлива нефтепродукта, можно использовать следующее выражение, полученное из работ по оценке опасности промышленных взрывов на взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производствах:

(0,45m_n)¹^/3 при m_n ³ 5000 кг

где R_i - радиус класса опасной зоны с заданным избыточным давлением на границе зоны, м (табл. 3.2); k_i - коэффициент взаимосвязи величины избыточного давления с радиусом опасной зоны (см. табл. 3.2); m_n - масса паров, испарившихся с поверхности разлива нефтепродукта, кг.

Таблица 3.1

Зоны опасного избыточного давления при испарении бензина с поверхности разлива

Вместимость резервуара, м³

Площадь разлива, м²

Радиус опасной зоны избыточного давления, м

100

450

1080

136

200

900

2160

122

217

300

1350

3240

159

283

400

1800

4320

193

341

700

3150

7560

278

480

1000

4500

l0800

349

685

2000

9000

21600

531

863

3000

13500

32400

738

988

5000

22500

54000

875

1238

10000

45000

108000

1164

1560

Примечание. Критерий опасного избыточного давления 5 кПа. Расчетная температура 28 °С. Продолжительность испарения - 1 ч.

Массу испарившихся паров определяют по формуле

m_n = Jn × t,

где t - продолжительность испарения, с.

Продолжительность испарения допускается принимать равной 1 ч при расчете испарения с зоны разлива на случаи полного разрушения резервуара и 8 ч при испарении с площади разлива в обваловании.

Интенсивность испарения (J_n) определяют по методике, изложенной в разделе при расчете зон взрывоопасных концентраций при испарении с поверхности разлива нефтепродукта. Подвижность воздуха принимается равной нулю, а температура нефтепродукта - среднемесячной температуре окружающей среды для июля.

Степень разрушения зданий и сооружений определяет величина воздействия избыточного давления взрыва (DР) (см. табл. 12).

Таблица 3.1

Классификация опасных зон разрушений

Класс зоны	Коэффициент К₁	DР, кПа	Степень разрушения зданий и сооружений
1	3,8	³ 100	Полное разрушение
2	5,6	53	Сильное повреждение - 50 % полного разрушения
3	9,6	28	Среднее повреждение - разрушение зданий без обрушения Разрушаются резервуары нефтехранилищ
4	28	12	Умеренные разрушения, повреждения внутренних перегородок, рам, дверей
5	56	3	Малые повреждения - разбито не более 10 % остекления

Методика № 4. Определение опасных зон теплового излучения при пожаре разлива нефтепродукта

Опасные зоны теплового излучения при пожарах разливов нефтепродуктов определяют для наиболее неблагоприятного варианта.

В качестве критерия опасного теплового воздействия на границе зоны принято для

людей - тепловые нагрузки, превышающие 1,4 кВт×м^-2;

сгораемых элементов конструкций зданий (двери, рамы и т. п.), а также для резервуаров с нефтепродуктами, не оборудованных установками охлаждения, - 7,5 кВт×м^-2;

резервуаров с нефтепродуктами, оборудованных установками охлаждения, - 13 кВт×м^-2.

В табл. 4.1 приведены опасные тепловые зоны при пожарах разливов нефтепродуктов. При расчете опасных тепловых зон плотность теплового излучения пожара разлива принята равной 50 кВт×м^-2.

По результатам определения составляется карта, которая представляет собой ситуационный план с нанесенными опасными тепловыми зонами. При пожаре разлива нефтепродукта на площади круга тепловые зоны будут представлять собой окружности, а при горении нефтепродукта на площади эллипса тепловые зоны будут повторять форму эллипса.

В текстовой части указывается возможное поражение людей и возможность распространения пожара на соседние здания и сооружения при горении нефтепродукта на площади разлива.

При отсутствии характерных размеров зон разлива нефтепродукта (табл. 4.1) опасность теплового излучения пожара определяют для крупномасштабной аварии по следующим формулам методом последовательных приближений.

Плотность потока теплового излучения (q_n) на границе зоны при горении нефтепродукта на площади разлива, кВт×м^-2:

q_n = q_ф × F_обл,

где q_ф - максимальная среднеповерхностная плотность излучения, кВт×м^-2, F_обл - коэффициент облученности.

Максимальная среднеповерхностная плотность излучения факела пламени пожара и штиль, кВт×м^-2:

q_ф = (335 + 7112/d_р)m_выг,

где d_p - характерный диаметр зоны разлива, м; т_выг - массовая скорость выгорания нефтепродукта, кг×с^-1×м^-2.

Таблица 4.1

Опасные зоны теплового излучения при пожарах разливов нефтепродуктов

Вместимость резервуара, м³	Уклон местности	Радиус зоны с плотностью теплового потока на границе зоны, кВт×м^-2
		1,4	7,5	13
	< 1 %	60	27	15
100	1 - 3 %	80* 50	30 21	17 12
	> 3 %	102 47	32 18	20 8
	< 1 %	68	30	18
200	1 - 3 %	102 67	32 25	20 16
	> 3 %	116 50	34 21	22 12
	< 1 %	96	32	21
400	1 - 3 %	116 79	34 29	22 19
	> 3 %	132 67	36 35	22 16
	< 1 %	102	35	22
700	1 - 3 %	132 93	36 33	22 20
	> 3 %	140 78	36 29	22 19
	< 1 %	114	36	22
1000	1 - 3 %	142 100	36 34	22 21
	> 3 %	155 93	36 32	22 20
	< 1 %	137	86	70
2000	1-3 %	155 116	36 35	22 22
	> 3 %	162 100	36 34	22 21
	< 1 %	141	36	22
3000	1 - 3 %	163 131	36 36	22 22
	> 3 %	170 116	36 35	22 22
	< 1 %	162	36	22
5000	1-3 %	171 142	36 36	22 22
	> 3 %	177 137	36 36	22 22
	< 1 %	169	36	22
10000	1-3 %	177 156	36 36	22 22
	> 3 %	196 143	36 36	22 22

* В числителе приведены данные по направлению малой оси эллипса, в знаменателе - по направлению большой оси эллипса.

Высота факела пламени, м:

где r_в - плотность воздуха, кг×м^-3 (при отсутствии справочных данных допускается принимать r_в = 1,2 кг×м^-3); g - ускорение свободного падения.

В дальнейших расчетах в качестве излучающей поверхности принимают факел пожара разлива нефтепродукта в виде плоскости.

Коэффициент облученности допускается определять по формулам, приведенным в справочной литературе по теплообмену.

Для проведения многовариантных расчетов по определению опасных зон теплового излучения целесообразно использовать программный продукт, который позволяет получить более реальные результаты для произвольно расположенной системы "пламя - объект".