XI. Требования к анализу опасностей технологических процессов и количественному анализу риска аварий на магистральных трубопроводах транспортирования жидкого аммиака

XI. Требования к анализу опасностей технологических

процессов и количественному анализу риска аварий

на магистральных трубопроводах транспортирования

жидкого аммиака

150. Анализ опасностей технологических процессов и анализ риска аварий на ОПО МТТЖА являются частью декларирования промышленной безопасности, обоснования безопасности, риск-менеджмента и системы управления промышленной безопасностью ОПО МТТЖА.

151. При проведении количественного анализа риска учитываются:

свойства транспортируемого продукта;

возможные отклонения технологических параметров от регламентных значений;

конструктивно-технологические меры безопасности;

возможные проявления внутренней и внешней коррозии;

показатели механической безопасности (устойчивости к нагрузкам и воздействиям), надежности ОПО МТТЖА и технических устройств, применяемых на ОПО МТТЖА;

внешние природные воздействия (землетрясения, оползни, состояние грунта, иные гидрометеорологические, сейсмические и геологические опасности);

внешние антропогенные воздействия (в том числе от соседних объектов, пересечений с транспортными путями);

воздействия возможных экологических последствий при строительстве, эксплуатации, реконструкции, техническом перевооружении, капитальном ремонте, консервации и ликвидации ОПО МТТЖА;

поражающие факторы аварий (выброс опасных веществ, разрушение технических устройств, сооружений, токсическое поражение, разлет осколков, загрязнение окружающей среды), а также возможности нарушения плодородного почвенного слоя, растительного покрова при локализации аварий и ликвидации их последствий;

влияния последствий аварий и инцидентов на ОПО МТТЖА на соседние производственные объекты, населенные пункты.

Пример определения размера зон токсического поражения в зависимости от величины разрыва трубопровода и времени экспозиции для линейной части ОПО МТТЖА приведен в приложении N 2 к Правилам.

152. При выборе методов анализа риска аварий необходимо учитывать этапы функционирования объекта (проектирование, эксплуатация, реконструкция, техническое перевооружение, капитальный ремонт, консервация и ликвидация), цели анализа риска аварий (такие, как обоснование безопасных расстояний до соседних объектов), тип анализируемого ОПО МТТЖА, критерии допустимого риска аварии, наличие необходимой информации.

153. В целях обоснования мер предупреждения аварий следует проводить анализ опасностей технологических процессов с определением отклонений технологических параметров от проектных (регламентных) значений с описанием возможных причин, последствий этих отклонений и указанием принимаемых или планируемых мер безопасности. Анализ проводит группа специалистов проектной, эксплуатирующей организаций с участием независимой экспертной организации. Результатом работы группы является отчет с описанием возможных причин, последствий этих отклонений, указанием мер безопасности и рекомендаций по дальнейшим действиям или повышению безопасности.

154. При моделировании аварийного выброса и распространения аммиака в окружающем пространстве следует учитывать параметры истечения аммиака, в том числе размер дефектного отверстия, давление в трубопроводе, метеоусловия, меры безопасности, параметры системы обнаружения утечек, рельеф местности, естественные препятствия, а также способность аммиака образовывать с воздухом облако тяжелого газа.

155. Модель истечения аммиака основывается на системе уравнений одномерного движения сжимаемой среды. Движение среды по каждому участку описывается следующими одномерными нестационарными уравнениями для осредненного по сечению течения:

закон сохранения массы:

, (1)

где A - площадь сечения трубопровода, м²; t - время, с; - общая плотность смеси, кг/м³; w - скорость движения среды, м/с; x - пространственная координата вдоль оси трубопровода, м; M₀(x,t) - расход выброса, кг/(м · с);

закон сохранения отдельных фаз (m = 1 для жидкой фазы, m = 2 для вскипевшей газовой фазы):

, (2)

где - скорость исчезновения/появления жидкой/газовой фаз в результате вскипания; Y_m - массовая доля жидкой/газовой фазы.

закон сохранения импульса:

, (3)

где I₀(x,t) - потери импульса в системе при выбросе среды, кг/с²; p - давление в системе, Па; - коэффициент трения; g - ускорение свободного падения (9,81 м/с²); D - диаметр трубопровода; - вспомогательный коэффициент, , где - показатель степенной зависимости скорости ветра от высоты;

закон сохранения энергии:

, (4)

где - удельная внутренняя энергия (на единицу массы), Дж/кг; E₀(x,t) - потери энергии в системе при выбросе среды, Дж/(м · с); Q - удельная (на единицу массы) скорость изменения энергии за счет фазовых переходов, протекающих в системе, Дж/(м³ · с); - теплообмен с окружающей средой через стенки трубы, Дж/(м · с).

Соответствующие слагаемые, описывающие теплообмен с окружающей средой, трение о стенки, потери на местных сопротивлениях, долю вскипания, рассчитываются согласно имеющимся справочным данным.

156. Модель тяжелого газа учитывает следующие процессы:

движение облака с учетом изменения скорости ветра по высоте;

гравитационное растекание облака;

рассеяние облака в вертикальном направлении за счет атмосферной турбулентности (подмешивание воздуха в облако);

рассеяние облака в горизонтальном направлении как за счет атмосферной турбулентности, так и за счет гравитационного растекания (подмешивание воздуха в облако);

нагрев или охлаждение облака за счет подмешивания воздуха;

фазовые переходы в облаке (газ-жидкость и жидкость-газ);

теплообмен облака с подстилающей поверхностью.

При расчете рассеяния аммиака необходимо анализировать дрейф от непрерывно действующего источника (из аммиакопровода).

Распределение концентрации аммиака в облаке описывается зависимостями:

при и ; (5)

при и . (6)

При или ,

где - концентрация опасного вещества в некоторой точке в некоторый момент времени при рассеянии вторичного облака, образующегося на l-й стадии поступления опасного вещества в атмосферу на i-м сценарии, кг/м³;

- концентрация опасного вещества в центре (на оси) облака в некоторый момент времени при рассеянии вторичного облака, образующегося на l-й стадии поступления опасного вещества в атмосферу на i-м сценарии, кг/м³;

z - высотная отметка трубопровода, м;

y - пространственная переменная (координата, перпендикулярная направлению ветра), м;

x - пространственная переменная (координата вдоль ветра), м;

- координата задней кромки вторичного облака, образующегося на l-й стадии поступления опасного вещества в атмосферу на i-м сценарии, м;

- координата передней кромки вторичного облака, образующегося на l-й стадии поступления опасного вещества в атмосферу на i-м сценарии, м;

- вертикальная дисперсия при рассеянии вторичного облака, образующегося на l-й стадии поступления опасного вещества в атмосферу на i-м сценарии, м;

- полуширина ядра вторичного облака, образующегося на l-й стадии поступления опасного вещества в атмосферу на i-м сценарии, м;

- горизонтальная дисперсия при рассеянии вторичного облака, образующегося на l-й стадии поступления опасного вещества в атмосферу на i-м сценарии, м.

Для определения пространственного распределения концентрации (фактически переменных величин, входящих в формулы (5) и (6)), профиль которой задан формулами (5) и (6), используются следующие уравнения:

сохранение массы выброшенного аммиака q_il:

, (7)

где: - эффективная полуширина вторичного облака, образующегося на l-й стадии поступления опасного вещества в атмосферу на i-м сценарии, м;

- эффективная высота вторичного облака, образующегося на l-й стадии поступления опасного вещества в атмосферу на i-м сценарии, м;

- эффективная скорость движения вторичного облака, образующегося на l-й стадии поступления опасного вещества в атмосферу на i-м сценарии, м/с;

изменение расхода суммарной массы аммиака и воздуха в шлейфе :

, (8)

где: - скорость подмешивания воздуха в облако за счет диффузии в вертикальном направлении, м/с;

- коэффициент пропорциональности при расчете воздуха в облаке при подмешивании через боковую поверхность (равен 0,63);

гравитационное растекание облака:

; (9)

боковое рассеяние выброса за счет атмосферной диффузии:

при (10)

при , (11)

сохранение энергии в облаке :

, (12)

где e_возд - удельная внутренняя энергия подмешиваемого воздуха, Дж/кг.

Положение переднего края облака аммиака определяется по формулам:

(13)

Положение заднего края определяется по формулам:

(14)

157. Для обоснования иных моделей, методов расчета и компьютерных программ, в том числе зарубежных, следует указать организацию, разработавшую их, принятые модели расчета, значения основных исходных данных, литературные ссылки на используемые материалы, включая сведения о верификации (сертификации) компьютерных программ, в том числе зарубежных, сравнении с другими моделями и фактическими данными по расследованию аварий и экспериментам, данные о практическом использовании методик и компьютерных программ, в том числе зарубежных, для других аналогичных объектов.

158. Для прогнозирования наиболее масштабного химического заражения определяются наиболее опасные сценарии аварий, при которых возможны максимальные размеры зоны воздействия (поражения):

сценарий с полным разрушением емкости (технологической, складской, транспортной и иных), содержащей опасные вещества (ОВ) в максимальном количестве;

сценарий "гильотинного" разрыва трубопровода с максимальным расходом при максимальной длительности выброса;

метеорологические условия: класс устойчивости атмосферы - F, скорость ветра на высоте 10 м - 1 м/с.

159. При оценке опасности токсического поражения людей при авариях на ОПО МТТЖА следует учитывать концентрацию и продолжительность воздействия аммиака на человека.

Мерой воздействия на человека является токсодоза D_i(x,y,z). Эта величина получается путем интегрирования по времени пребывания человека в облаке концентрации согласно зависимостям (5) и (6) пункта 156 настоящих Правил. Сравнением с пороговыми и смертельными токсодозами определяется характер поражения человека. Пороговая токсодоза аммиака составляет 15,0 мг x мин/л, смертельная токсодоза - 150,0 мг x мин/л.

160. Безопасные расстояния от оси подземных трубопроводов ОПО МТТЖА до городов и других населенных пунктов, зданий и сооружений должны определяться в зависимости от диаметра трубопровода, его протяженности, рельефа местности с целью обеспечения безопасности населения, взрывобезопасности, пожарной безопасности и охраны окружающей среды, но не менее значений, указанных в таблице N 1 приложения N 1 к Правилам.

161. При выборе трассы проектируемого (реконструируемого) МТТЖА безопасные расстояния до городов, населенных пунктов, зданий и сооружений устанавливаются по результатам расчета, но не менее значений, указанных в таблице N 1 приложения N 1 к Правилам.

162. При количественной оценке риска аварий в качестве исходной удельной частоты выброса аммиака на линейных участках ОПО МТТЖА принимается величина частоты не меньше соответствующей удельной частоты аварий линейной части магистральных трубопроводов.

Результаты анализа риска аварий на ОПО МТТЖА должны быть обоснованы и оформлены таким образом, чтобы выполненные расчеты и выводы могли быть проверены и повторены квалифицированными специалистами, которые не участвовали в первоначальной процедуре анализа риска аварий на ОПО МТТЖА.

163. Результаты анализа риска аварий на ОПО МТТЖА при разработке специальных документов (декларация промышленной безопасности, обоснование безопасности, план мероприятий по локализации и ликвидации аварий, документационному обеспечению системы управления промышленной безопасности) оформляют в соответствии с требованиями действующего законодательства Российской Федерации.