Приложение N 5. Пример деревьев событий при авариях на оборудовании, содержащем опасные вещества

Приложение N 5

к Руководству по безопасности

"Методика оценки риска аварий

на опасных производственных объектах

нефтегазоперерабатывающей, нефте-

и газохимической промышленности"

от 29 июня 2016 г. N 272

ПРИМЕР ДЕРЕВЬЕВ СОБЫТИЙ ПРИ АВАРИЯХ НА ОБОРУДОВАНИИ,

СОДЕРЖАЩЕМ ОПАСНЫЕ ВЕЩЕСТВА

Первый вариант возможных аварий представляет собой разгерметизацию одного резервуара с истечением ОВ в обвалование или за его пределы (далее по тексту - сценарий А₁).

Второй вариант состоит в образовании шлейфа паров ОВ на дыхательной арматуре/на зазоре (для резервуаров с плавающей крышей) и его зажигании с формированием факела/очага горения (далее по тексту - сценарий А₂).

В третьем варианте рассматривается образование топливно-воздушной смеси в резервуаре в результате испарения ОВ с последующим воспламенением и взрывом (далее по тексту - сценарий А₃).

Четвертый вариант представляет собой истечение ОВ из подземного железобетонного резервуара в результате переполнения в обвалование или за его пределы (далее по тексту - сценарий А₄). Пятый вариант состоит в образовании шлейфа паров ОВ на дыхательной арматуре подземного железобетонного резервуара и его зажигании с формированием факела/очага горения (далее по тексту - сценарий А₅). В шестом варианте рассматривается образование ТВС в подземном железобетонном резервуаре с последующим воспламенением и взрывом (далее по тексту - сценарий А₆).

Сценарий А₁. Частичное или полное разрушение единичного резервуара с ОВ, задвижек, фланцевых соединений, переполнение резервуара -> при отрыве от резервуара отдельных элементов их разлет и воздействие на людей и объекты -> поступление в окружающую среду ОВ (жидкой фазы и паров) с температурой окружающей среды -> возможное разрушение соседних резервуаров (при полном разрушении аварийного резервуара) -> разлив ОВ на ограниченной обвалованием поверхности/разлив ОВ за пределами обвалования -> в случае мгновенного воспламенения воспламенение ОВ на месте выброса, горение ОВ в/за обвалованием и/или в резервуаре/резервуарах -> в случае отсутствия мгновенного воспламенения частичное испарение ОВ -> при наличии струйного приподнятого над землей истечения возможно образование капельной взвеси в воздухе -> образование облака взрывоопасной смеси паров ОВ с воздухом -> распространение пролива и взрывоопасного облака парогазовой смеси -> попадание паро-, капельно-воздушного облака или разлитого ОВ в зону нахождения источника зажигания -> сгорание/взрыв взрывоопасного облака -> воздействие на людей и объекты волн сжатия, тепловое воздействие (пламя, излучение и контакт с горячими продуктами), воздействие продуктов сгорания облака -> возможное воспламенение ОВ на месте выброса, горение ОВ в/за обвалованием, в резервуаре/резервуарах -> воздействие горящего пролива (тепловое излучение, воздействие открытым пламенем, горячие продукты горения) на людей и объекты, в том числе образование факелов на дыхательной арматуре и иных технических устройствах, взрывы в соседних резервуарах (в том числе находящихся в одном обваловании), попадание открытого пламени и искр на резервуары с плавающей крышей и их возгорание, потеря устойчивости резервуаров, дополнительный выброс ОВ в/за обвалование, выброс горящего ОВ при вскипании воды -> попадание в зону возможных поражающих факторов людей, оборудования и/или объектов окружающей среды -> последующее развитие аварии в случае, если затронутое оборудование содержит опасные вещества.

"Дерево событий" для сценария А₁ приведено на рис. 1.

Конечные ветви "дерева событий", отмеченные словом "Прекращение аварии", при наличии на этих ветвях горения будут сопровождаться воздействиями, перечисленными выше в описании сценариев.

В случае если такое приводит к дополнительному выбросу ОВ и/или появлению новых очагов горения как на рассматриваемом резервуаре, так и на соседних, то соответствующая конечная ветвь на "дереве событий" будет служить отправной точкой нового "дерева событий" данной аварийной ситуации. Например, при горении в обваловании и потере резервуаром устойчивости необходимо рассмотреть также и "дерево событий" для полного разрушения резервуара при наличии мгновенного воспламенения.

На рис. 1 (и на всех последующих рисунках "деревьев событий") не представлены ветвления, связанные с действиями по ликвидации аварии. Такое ветвление происходит по двум путям:

а) прекращение аварии в случае успешных действий;

б) продолжение аварии в случае неудачи.

Данное ветвление должно учитываться при расчете условных вероятностей конечных событий, что достигается путем умножения соответствующей условной вероятности (например, a, 1-a) на условную вероятность успешности тушения пожара. Процедура выполняется для каждой ветви "дерева событий", на которой предпринимается соответствующее действие. Вероятность успешного тушения пожара в резервуаре принимается равной 0,3. Вероятность успешного тушения пожара за пределами резервуара принимается равной 0,05.

Рис. 1 "Дерево событий" разрушения/перелива

наземного резервуара (сценарий А₁)

На рис. 1 принимаются следующие условные вероятности событий:

а) резервуар сохраняет целостность после появления разрушения (a) - 0,95;

б) разрушение соседних (находящихся в одном обваловании) резервуаров и дополнительный выброс ОВ (b):

1) для длительных выбросов - 0;

2) для залповых - 0,05;

в) пролив за пределы обвалования (c) - при длительном выбросе: 1 - если приподнятая струя, образующаяся при истечении из резервуара, выпадает за пределы обвалования и 0 в противном случае; при залповом выбросе: 0 - если конструкция обвалования вмещает все выброшенные ОВ, исключает перехлест ОВ через обвалование и его разрушение/размыв; 1 - в противном случае;

г) мгновенное воспламенение и образование горящих проливов (d) - 0,05;

д) образование дрейфующего облака топливно-воздушной смеси (e) - для всех дизтоплив и нефтей с давлением насыщенных паров менее 10 кПа - 0, в остальных случаях - 1;

е) образование капельной взвеси ОВ в атмосфере (f) - для бензинов и керосинов при высоте выброса более 5 м - 1; в остальных случаях - 0;

ж) появление на пути дрейфующего облака источника зажигания (g) - 0,05.

Приведенные условные вероятности могут быть скорректированы с учетом дополнительных решений, направленных на снижение риска аварий на ОПО.

Сценарий А₂. Образование облака паров ОВ при сбросе через дыхательную арматуру (большие и малые дыхания) в местах негерметичности сочленения пенных камер с корпусом резервуара, открытых люков, за счет локального испарения на зазоре плавающей крыши -> загазованность окружающего пространства с образованием объемов ТВС во взрывоопасных пределах, их воспламенение -> сгорание/взрыв облака ТВС, воздействие на людей и объекты волн сжатия, тепловое воздействие (излучение, пламя и контакт с горячими продуктами), воздействие продуктов -> образование факела на дыхательной арматуре/на зазоре при стабилизации горения на месте выброса паров -> воздействие факела на близлежащие объекты, в том числе переброс факела на дыхательную арматуру другого резервуара, взрывы в соседних резервуарах из-за нагрева паров внутри резервуара, попадание открытого пламени и искр на резервуары с плавающей крышей, разрушение оборудования за счет воздействия пламенем или горячими продуктами горения, задымление -> распространение горения на весь резервуар, возможно с взрывом ТВС в резервуаре -> переход горения на поверхность жидкости, возможное обрушение крыши (полное или частичное); выгорание ОВ в резервуаре, воздействие горения на людей и соседнее оборудование (тепловое излучение, воздействие открытым пламенем, горячие продукты горения), в том числе на дыхательную арматуру другого резервуара, инициирование новых очагов горения на других резервуарах с плавающей крышей; взрывы в соседних резервуарах из-за нагрева паров внутри резервуара; попадание открытого пламени и искр на резервуары с плавающей крышей; разрушение оборудования за счет воздействия пламенем или горячими продуктами горения, задымление -> выброс горящего ОВ из резервуара при обрушении крыши (либо при разрушении резервуара, либо при переливе горящего продукта), при проведении пенной атаки -> образование "карманов", продолжение пожара -> выброс горящего ОВ при вскипании воды в резервуаре -> потеря резервуаром устойчивости, его полное разрушение в результате пожара.

"Дерево событий" для сценария А₂ приведено на рис. 2.

Рис. 2 "Дерево событий" при выходе газовой фазы

с наземного резервуара (сценарий А₂)

На рис. 2 принимаются следующие условные вероятности событий:

а) воспламенение шлейфа паров ОВ (a) - 0,05;

б) прекращение горения (b) - 0,75;

в) зажигание ОВ в резервуаре (c) - 0,2 или в зависимости от надежности огнепреградителей, или с учетом способности потушить пожар на зазоре;

г) при переходе горения на резервуар в резервуаре происходит взрыв (d) - 0,2 - для резервуаров со стационарной крышей и 0 - для резервуаров с плавающей крышей;

д) взрыв вызывает разрушение резервуара (в том числе обрушение крыши с переливом горящего продукта) (e) - 0,5;

е) при проведении пенной атаки произошел перелив ОВ - 0,2 (в случае отсутствия данного варианта - пенной атаки - не задается);

ж) образование "карманов", продолжение пожара (f) - 0,2;

и) выброс горящего ОВ при вскипании воды в резервуаре (g) - в зависимости от обстоятельств;

к) потеря устойчивости резервуара при пожаре в нем (h) - в зависимости от обстоятельств.

Приведенные условные вероятности могут быть скорректированы с учетом дополнительных решений, направленных на снижение риска аварий на ОПО.

Сценарий А₃. Образование в резервуаре ТВС (в результате испарения ОВ, подсоса воздуха), инициирование смеси (заряды атмосферного и статического электричества, огневых работ, пирофорные отложения, внешний нагрев), сгорание/взрыв внутри резервуара -> поражение взрывом объектов и людей, прежде всего, находившихся в резервуаре, на крыше вблизи от него (волны сжатия и разрежения - затягивание в резервуар, открытое пламя, горячие продукты взрыва, излучение) -> возможное последующее разрушение резервуара, образование осколков, воздействие осколков на людей, окружающее оборудование.

Далее развитие аварии может идти по одному из вариантов:

а) ОВ начинают поступать из резервуара наружу (вариант 1);

б) ОВ остаются в резервуаре (вариант 2).

В случае варианта 1 дальнейшие события развиваются по сценарию А₁. В случае развития по варианту 2 после взрыва в резервуаре может начаться пожар, и тогда авария будет развиваться по сценарию А₂ (с момента загорания в резервуаре). Если пожар не возникает, то развитие аварийной ситуации можно считать законченной.

"Дерево событий" для сценария А₃ приведено на рис. 3.

Сценарии А₄-А₆ аналогичны сценариям А₁-А₃, но, учитывая подземное расположение резервуара, будут иметь место следующие различия:

а) выброс жидкой фазы может возникнуть только при переполнении резервуара, причем разливы при этом могут происходить только на специально предусмотренных местах (например, приямки);

б) полное разрушение резервуара и залповый выброс содержимого исключен, поскольку грунт всегда выполняет функцию стенок.

"Дерево событий" для сценария А₄ приведено на рис. 4. "Дерево событий" для сценария А₅ приведено на рис. 5. Дерево событий для сценария А₆ приведено на рис. 6.

Рис. 3 "Дерево событий" при взрыве

внутри наземного резервуара (сценарий А₃)

На рис. 3 принимаются следующие условные вероятности событий:

а) при взрыве внутри резервуара образуются разлетающиеся элементы резервуара (a) - 0,02;

б) ОВ остается в резервуаре и не поступает за его пределы (b) - 0,75;

в) зажигание ОВ в резервуаре при отсутствии выброса из него (c).

Приведенные условные вероятности могут быть скорректированы с учетом дополнительных решений, направленных на снижение риска аварий на ОПО.

Рис. 4 "Дерево событий" разрушения/перелива

подземного резервуара (сценарий А₄)

На рис. 4 принимаются следующие условные вероятности событий:

а) мгновенное воспламенение и образование горящих проливов (d) - 0,05;

б) образование дрейфующего облака топливно-воздушной смеси (e) - для всех дизтоплив и нефтей с давлением насыщенных паров менее 10 кПа - 0, в остальных случаях - 1;

в) появление на пути дрейфующего облака источника зажигания (g) - 0,05.

Приведенные условные вероятности могут быть скорректированы с учетом дополнительных решений, направленных на снижение риска аварий на ОПО.

Рис. 5 "Дерево событий" при выходе газовой фазы

из подземного резервуара (типа ЖБР) (сценарий А₅)

На рис. 5 принимаются следующие условные вероятности событий:

а) воспламенение шлейфа паров ОВ (a) - 0,05;

б) прекращение горения (b) - 0,75;

в) зажигание ОВ в резервуаре (c) - 0,2 или в зависимости от надежности огнепреградителей, или с учетом способности потушить пожар на зазоре;

г) при переходе горения на резервуар в резервуаре происходит взрыв (d) - 0,2;

д) взрыв вызывает разрушение резервуара (разрушение крыши) (e) - 0,5;

е) при проведении пенной атаки произошел перелив ОВ - 0,2 (в случае отсутствия данного варианта - пенной атаки - не задается);

ж) образование "карманов", продолжение пожара (f) - 0,2;

л) выброс горящего ОВ при вскипании воды в резервуаре (g) - в зависимости от обстоятельств;

м) потеря устойчивости резервуара при пожаре в нем (h) - в зависимости от обстоятельств.

Приведенные условные вероятности могут быть скорректированы с учетом дополнительных решений, направленных на снижение риска аварий на ОПО.

Рис. 6 "Дерево событий" при взрыве

внутри подземного резервуара (типа ЖБР) (сценарий А₆)

На рис. 6 принимаются следующие условные вероятности событий:

а) при взрыве внутри резервуара образуются разлетающиеся элементы крыши резервуара (a) - 0,02;

б) зажигание ОВ в резервуаре при отсутствии выброса из него (c) - 0,2.

Приведенные условные вероятности могут быть скорректированы с учетом дополнительных решений, направленных на снижение риска аварий на ОПО.

Сценарии А₇ - А₈ рассматривают емкости под давлением, в которых исключена возможность внутренних взрывов.

Сценарий А₇. Разрушение (частичное или полное) емкости с ОВ -> поступление в окружающую среду ОВ -> образование и распространение пролива ОВ и его частичное испарение -> образование взрывоопасной концентрации паров ОВ в воздухе -> воспламенение паров ОВ и/или пролива ОВ при наличии источника зажигания -> сгорание топливовоздушной смеси -> пожар разлития -> попадание в зону возможных поражающих факторов людей, оборудования и/или объектов окружающей среды -> последующее развитие аварии в случае, если затронутое оборудование содержит опасные вещества.

Сценарий А₈ аналогичен сценарию А₇ с той лишь разницей, что подземное расположение емкости предполагает отсутствие возможности полного разрушения и пролива жидкой фазы. "Дерево событий" для сценария А₇ приведено на рис. 7.

Сценарий А₈. Разрушение (частичное или полное) емкости с ОВ -> поступление в окружающую среду ОВ -> раскрытие емкости, формирование открытого зеркала ОВ и его частичное испарение -> образование взрывоопасной концентрации паров ОВ в воздухе -> воспламенение паров ОВ и/или пролива ОВ при наличии источника зажигания -> сгорание топливовоздушной смеси -> пожар разлития -> попадание в зону возможных поражающих факторов людей, оборудования и/или объектов окружающей среды -> последующее развитие аварии в случае, если затронутое оборудование содержит опасные вещества.

"Дерево событий" для сценария А₈ приведено на рис. 8.

Рис. 7 "Дерево событий" при разрушении емкости

под давлением (сценарий А₇)

На рис. 7 принимаются следующие условные вероятности событий:

а) резервуар сохраняет целостность после появления разрушения (a) - 0,95;

б) разрушение ниже уровня жидкости (b) - пропорционально отношению средней высоты уровня жидкости (взлива) к высоте резервуара (если нет данных - принимается 0,8);

в) мгновенное воспламенение и образование горящих проливов/факелов (с) - 0,05 для истечения жидкой фазы (отверстие ниже уровня жидкости), 0,2 - для истечения газовой фазы (отверстие выше уровня жидкости);

г) образование дрейфующего облака топливно-воздушной смеси (d) - для всех дизтоплив и нефтей с давлением насыщенных паров менее 10 кПа - 0, в остальных случаях - 1;

д) появление на пути дрейфующего облака источника зажигания (e) - 0,05 для истечения жидкой фазы (отверстие ниже уровня жидкости); 0,2 - для истечения газовой фазы (отверстие выше уровня жидкости).

Приведенные условные вероятности могут быть скорректированы с учетом дополнительных решений, направленных на снижение риска аварий на ОПО.

На рис. 8 принимаются следующие условные вероятности событий:

а) емкость сохраняет целостность после появления разрушения (a) - 0,95;

б) разрушение ниже уровня жидкости (b) - пропорционально отношению средней высоты уровня жидкости (взлива) к высоте резервуара (если нет данных - принимается 0,8);

в) возможность образования капельной взвеси (с) - 0,5;

г) мгновенное воспламенение и образование горящих проливов/факелов (d) - 0,05 для истечения жидкой фазы (отверстие ниже уровня жидкости); 0,2 - для истечения газовой фазы (отверстие выше уровня жидкости);

д) образование дрейфующего облака топливно-воздушной смеси (e) - для всех ОВ с давлением насыщенных паров менее 10 кПа - 0, в остальных случаях - 1;

е) появление на пути дрейфующего облака источника зажигания (f) - 0,05 для истечения жидкой фазы (отверстие ниже уровня жидкости); 0,2 - для истечения газовой фазы (отверстие выше уровня жидкости).

Приведенные условные вероятности могут быть скорректированы с учетом дополнительных решений, направленных на снижение риска аварий на ОПО.

Рис. 8 "Дерево событий" при разрушении емкости

под давлением (сценарий А₈)

Сценарий А₉. Разрушение (частичное или полное) насосного агрегата или подводящего трубопровода -> поступление (в том числе в помещение) ОВ с температурой окружающей среды -> распространение пролива ОВ в помещении (за его пределами) и его частичное испарение -> образование взрывоопасной концентрации паров ОВ в воздухе -> воспламенение паровоздушной смеси, разлитого ОВ при наличии источника зажигания -> взрыв/сгорание паров и возможное последующее горение разлитого ОВ -> пожар -> разрушение насосной, попадание в зону возможных поражающих факторов людей, оборудования и/или объектов окружающей среды -> последующее развитие аварии в случае, если затронутое оборудование содержит опасные вещества.

"Дерево событий" для сценария А₉ приведено на рис. 9.

Сценарий А₁₀. Разрушение (частичное или полное) технологического трубопровода/трубопроводной арматуры/камеры приема и пуска СОД -> поступление в окружающую среду нефти разлитого ОВ с температурой окружающей среды -> образование и распространение пролива, его частичное испарение -> образование взрывоопасной концентрации паров нефти разлитого ОВ в воздухе -> воспламенение паров ОВ и/или пролива ОВ при наличии источника зажигания -> сгорание топливовоздушной смеси -> пожар разлития -> попадание в зону возможных поражающих факторов людей, оборудования и/или объектов окружающей среды -> последующее развитие аварии в случае, если затронутое оборудование содержит опасные вещества.

На рис. 9 принимаются следующие условные вероятности событий:

а) возможность образования капельной смеси (a) - 0,3;

б) мгновенное воспламенение и образование горящих проливов/факелов (b) - 0,05;

в) образование топливно-воздушной смеси (c) - для всех ОВ с давлением насыщенных паров менее 3 кПа (насосы в помещении) и 10 кПа (насосы в открытой площадке) - 0, в остальных случаях - 1;

г) появление на пути дрейфующего облака источника зажигания (d) - 0,05.

Приведенные условные вероятности могут быть скорректированы с учетом дополнительных решений, направленных на снижение риска аварий на ОПО.

Таким образом, основными поражающими факторами в случае аварий на площадочных сооружениях являются:

а) ударная волна;

б) тепловое излучение;

в) открытое пламя и горящие ОВ;

г) токсичные продукты горения (в том числе с высокой температурой);

д) осколки разрушенного оборудования, обрушения зданий и конструкций.

Рис. 9 "Дерево событий" при аварии в насосных (сценарий А₉)

Перечисленные сценарии аварий включают в себя и сценарии, развитие которых сопровождается так называемым "эффектом домино". Этот эффект учитывается на последних этапах развития аварии - "последующее развитие аварии в случае, если затронутое оборудование содержит опасные вещества".

Переход аварийной ситуации с одной емкости на другую возможен:

а) при разлете осколков (или отдельных элементов конструкции) и разрушении этими осколками соседних емкостей;

б) при охватывании пламенем емкости и потере устойчивости конструкций этой емкости;

в) при нагреве емкости тепловым излучением и потере устойчивости конструкций этой емкости;

г) при нагреве емкости тепловым излучением или пламенем и внутреннем взрыве в резервуаре вследствие нагрева;

д) при контакте пламени с загазованной областью с концентрацией выше НКПР (таким образом, может передаваться горение с дыхательного клапана одного резервуара на дыхательный клапан другого резервуара);

е) при выбросе горящего ОВ, разлете искр и нагретых элементов по территории, прилегающей к месту аварии.