Метод оценки индивидуального риска для наружных технологических установок

Э.1 Настоящий метод применим для расчета индивидуального риска (далее - риска) на наружных технологических установках при возникновении таких поражающих факторов, как избыточное давление, развиваемое при сгорании газопаровоздушных смесей, и тепловое излучение.

Э.2 Оценку риска проводят на основе построения логической схемы, в которой учитывают различные инициирующие события и возможные варианты их развития. Пример построения логической схемы для резервуара хранения сжиженных углеводородных газов под давлением показан на рисунке Э.1.

Символы A_1 - A_10 обозначают:

_

Q Q Q Q

ав мг ф о.ш

Q Q Q ┌────────────────────── А

ав мг ф │ Q Q Q Q 1

Q Q ┌───────────────────────────────────────────────────────────┤ ав мг ф о.ш

ав мг │ └────────────────────── А

┌────────┤ Q Q Q' 2

│ │ ав мг о.ш

│ └────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────── А

│ _ 3

│ Q Q P

│ ав мг з

Q │ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────── А

ав │ │ _ _ _ 4

─────┤ │ Q Q P Q Q

│ │ _ _ _ ав мг з в.п о.ш

│ │ Q Q P Q ┌────────────────────── А

│ _ │ ав мг з в.п │ _ _ 5

│Q Q │ ┌─────────────────────────────────────┤ Q Q P Q Q

│ ав мг │ │ │ ав мг з в.п о.ш

└────────────┤ _ _ │ └────────────────────── А

│Q Q P │ _ _ _ _ 6

│ ав мг з │ Q Q P Q Q Q

└─────────────────┤ ав мг з в.п c.o о.ш

│ _ _ _ ┌────────────────────── А

│ _ _ _ Q Q P Q Q │ _ _ _ 7

│Q Q P Q ав мг з в.п c.o │ Q Q P Q Q Q

│ ав мг з в.п ┌───────────────────┤ ав мг з в.п c.o о.ш

└─────────────────┤ └────────────────────── А

│ _ _ _ _ 8

│ Q Q P Q Q Q

│ _ _ _ ав мг з в.п c.д о.ш

│Q Q P Q Q ┌────────────────────── А

│ ав мг з в.п c.д │ _ _ _ 9

└───────────────────┤ Q Q P Q Q Q

│ ав мг з в.п c.д о.ш

└────────────────────── А

Рисунок Э.1 - Логическая схема развития аварии, связанной с выбросом горючих веществ на наружных установках

A - мгновенное воспламенение истекающего продукта с последующим

1 факельным горением;

А - факельное горение, тепловое воздействие факела приводит к

2 разрушению близлежащего резервуара и образованию "огненного

шара";

A - мгновенный выброс продукта с образованием "огненного шара";

A - мгновенного воспламенения не произошло, авария локализована

4 благодаря эффективным мерам по предотвращению пожара либо в

связи с рассеянием парового облака;

A - мгновенной вспышки не произошло, меры по предотвращению

5 пожара успеха не имели, возгорание пролива;

A - сгорание облака парогазовоздушной смеси;

A - сгорание облака с развитием избыточного давления в открытом

9 пространстве;

А, A, A - разрушение близлежащего резервуара под воздействием

6 8 10 избыточного давления или тепла при горении пролива или

образовании "огненного шара".

Э.3 Рассчитывают вероятности Q(А_i) реализации каждого из рассматриваемых вариантов логической схемы. Для этого используют следующие соотношения:

_

Q(A) = Q Q Q Q, (Э.1)

1 ав мг ф о.ш

где Q - вероятность аварийного выброса горючего вещества

ав (разгерметизация установки, резервуара, трубопровода);

Q - вероятность мгновенного воспламенения истекающего продукта;

мг

Q - вероятность факельного горения струи истекающего продукта;

ф

Q - вероятность разрушения близлежащего резервуара под

о.ш воздействием "огненного шара";

_

Q = 1 - Q,

о.ш о.ш

Q(A) = Q Q Q Q, (Э.2)

2 ав мг ф о.ш

Q(A) = Q Q Q', (Э.3)

3 ав мг о.ш

где Q' - вероятность разрушения резервуара с образованием "огненного

о.ш шара".

_

Q(A) = Q Q P, (Э.4)

4 ав мг з

_

где Q - вероятность того, что мгновенного воспламенения истекающего

мг продукта не произойдет;

P - вероятность того, что средства предотвращения пожара задачу

з выполнили, либо произошло рассеяние облака парогазовоздушной

смеси.

_ _ _

Q(A) = Q Q P Q Q, (Э.5)

5 ав мг з в.п о.ш

_

где P = 1 - Р вероятность невыполнения задачи средствами

з з предотвращения пожара;

Q_в.п - вероятность воспламенения пролива.

_ _

Q(A) = Q Q P Q Q, (Э.6)

6 ав мг з в.п о.ш

_ _ _ _

Q(A) = Q Q P Q Q Q, (Э.7)

7 ав мг з в.п с.о о.ш

_

где Q = 1 - Q;

в.п в.п

Q - вероятность воспламенения облака паровоздушной смеси.

С.о

_ _ _

Q(A) = Q Q P Q Q Q, (Э.8)

8 ав мг з в.п с.о о.ш

_ _ _ _

Q(A) = Q Q P Q Q Q, (Э.9)

9 ав мг з в.п с.д о.ш

где Q = 1 - Q - вероятность сгорания облака паровоздушной смеси, с

с.д с.о развитием избыточного давления.

_ _ _

Q(A) = Q Q P Q Q Q. (Э.10)

10 ав мг з в.п с.д о.ш

Э.4 Оценку вероятностных параметров, входящих в формулы (Э.1) - (Э.10), проводят следующим образом.

Э.4.1 Вероятность Q_ав разгерметизации установки (трубопровода, резервуара) и выброса горючего вещества в течение года определяют исходя из статистических данных об авариях по формуле

N

а.в

Q = ─────, (Э.11)

ав N T

уст

где N - общее число аварийных выбросов горючего продукта на установках

а.в данного типа;

N - число наблюдаемых единиц установок;

Уст

Т - период наблюдения, лет.

Э.4.2 Вероятность мгновенного возгорания истекающего продукта Q_мг рассчитывают по формуле

N

мг

Q = ─────, (Э.12)

мг N

а.в

где N - число случаев мгновенного воспламенения истекающего продукта

мг при его аварийных выбросах.

Э.4.3 При отсутствии необходимых статистических данных допускается принимать:

_

Q = 0,05; Q = 0,95. (Э.13)

мг мг

Э.4.4 Вероятность возникновения факельного горения Q_ф рассчитывают по формуле

N

ф

Q = ─────, (Э.14)

ф N

мг

где N - число случаев факельного горения истекающего продукта на

ф установках данного типа.

Э.4.5 Вероятность возникновения "огненного шара" при разрушении близлежащего резервуара под воздействием пожара (избыточного давления) Q_о.ш рассчитывают по формуле

Q = 1 - Р P Р [1 - (1 - P)(1 - Р)], (Э.15)

о.ш бл п.а оп ор т.п

где Р - техническая надежность предохранительной арматуры резервуаров,

п.а принимают:

┌

│ 0,95 - если установлены системы аварийного

│ сброса продукта с требуемой произ-

Р = ┤ водительностью,

п.а │ 0 - если системы аварийного сброса

│ отсутствуют;

└

Р - техническая надежность систем блокирования процессов подачи и

бл переработки продукта при аварии, принимается:

┌

│ 0,95 - если системы блокирования

│ установлены,

Р = ┤

бл │ 0 - если системы блокирования

│ отсутствуют;

└

Р - вероятность эффективной защиты поверхности установки с помощью

т.п теплоизолирующих покрытий:

┌

│ 0,9 - при наличии теплоизолирующего

│ покрытия,

Р = ┤

т.п │ 0 - при отсутствии теплоизолирующего

│ покрытия;

└

Р - вероятность эффективной работы систем орошения установок

ор (резервуаров):

┌

│ 0,95 - при наличии системы орошения,

Р = ┤

ор │ 0 - при отсутствии системы орошения;

└

Р - вероятность успеха выполнения задачи оперативными

оп подразделениями пожарной охраны, прибывающими к месту аварии,

рассчитывают по формуле

_

Р = Р Р(t <= t) + Р Р Р' (t <= t), (Э.16)

оп у.п.с пр р у.п.с пр пр р

где Р - вероятность выполнения задачи установками пожарной

у.п.с сигнализации;

_

Р = 1 - Р;

у.п.с у.п.с

Р - вероятность вызова персоналом аварийных подразделений:

пр

┌

│ 0,33 - при односменном режиме работы,

Р = ┤ 0,67 - при двусменном режиме работы,

пр │ 0,99 - при трехсменном режиме работы;

└

t - расчетное время воздействия опасных факторов пожара на

р близлежащий резервуар до его разрушения, мин;

t - время прибытия оперативных подразделений к месту пожара,

пр мин;

Р (t <= t) - вероятность прибытия оперативных подразделений пожарной

пр р охраны за время, меньшее расчетного времени разрушения

близлежащего резервуара.

Вероятность Р_з предотвращения пожара благодаря эффективным противопожарным мероприятиям или по погодным условиям рассчитывают по формуле

N

н.в

Р = ─────────, (Э.17)

з N - N

а.в мг

где N - число аварий, при которых не произошло воспламенения горючих

н.в веществ.

Э.4.6 Вероятность Q_в.п воспламенения пролива горючих веществ, образовавшегося в результате аварии с разгерметизацией установки, рассчитывают по формуле

N

в.п

Q = ───────────────, (Э.18)

в.п N - N - N

а.в мг н.в

где N - число случаев воспламенения пролива при авариях на установках

в.п данного типа.

Э.4.7 Вероятность Q_c.o сгорания облака паровоздушной смеси, образовавшейся в результате выброса и последующего испарения горючих веществ, рассчитывают по формуле

N

с.о

Q = ─────────────────────, (Э.19)

с.о N - N - N - N

а.в мг н.в в.п

где N - число случаев сгорания облака при авариях на установках

с.о данного типа.

Э.4.8 Вероятность Q_с.д сгорания паровоздушной смеси с развитием избыточного давления рассчитывают по формуле

N

с.д

Q = ─────────────────────, (Э.20)

с.д N - N - N - N

а.в мг н.в в.п

где N - число случаев сгорания паровоздушной смеси с развитием

с.д избыточного давления при авариях на установках данного типа.

Э.4.9 Если статистические данные, необходимые для расчета вероятностных параметров, входящих в формулы (Э.1) - (Э.10), отсутствуют, вероятность реализации различных сценариев аварии рассчитывают по формуле

Q(А) = Q Q(A), (Э.21)

i ав i ст

где Q(А) - статистическая вероятность развития аварии по i-й ветви

i ст логической схемы. Для СУГ, Q (А_i)_ст определяют по таблице

Э.1.

Таблица Э.1 - Статистические вероятности различных сценариев развития аварии с выбросом СУГ

┌────────────────┬─────────────────┬──────────────────┬─────────────────┐

│Сценарий аварии │ Вероятность │ Сценарий аварии │ Вероятность │

├────────────────┼─────────────────┼──────────────────┼─────────────────┤

│Факел │ 0,0574 │Сгорание с│ │

│ │ │развитием │ │

│ Огненный шар │ 0,7039 │избыточного │ │

│ │ │давления │ 0,0119 │

│ │ │ │ │

│Горение пролива │ 0,0287 │Без горения │ 0,0292 │

│ │ │ │ │

│Сгорание облака │ 0,1689 │Итого │ 1 │

└────────────────┴─────────────────┴──────────────────┴─────────────────┘

Э.5 Для каждого варианта логической схемы проводят расчеты поражающих факторов (интенсивность теплового излучения, длительность его воздействия, избыточное давление и импульс волны давления) с помощью методов, приведенных в приложениях В, Д, Е. Вычисления проводят для заданных расстояний от места инициирования аварии. Количество вещества, принимающего участие в создании поражающих факторов, оценивают в соответствии с расчетным вариантом аварии.

Э.6 Условная вероятность Q_п_i поражения человека избыточным давлением, развиваемым при сгорании газопаровоздушных смесей, на расстоянии r от эпицентра рассчитывают следующим образом:

- вычисляются избыточное давление Дельта р и импульс i по методам, описанным в приложении Е;

- исходя из значений Дельта р и i, вычисляют значение "пробит" - функции Р_r по формуле

Р = 5 - 0,26 ln (V), (Э.22)

r

8,4 9,3

17500 290

где V = (────────) + (────); (Э.23)

Дельта р i

Дельта р - избыточное давление, Па;

i - импульс волны давления, Па x с;

- с помощью таблицы Э.2 определяют условную вероятность поражения человека.

Таблица Э.2 - Значения условной вероятности поражения человека в зависимости от Р_r

┌──────────┬────────────────────────────────────────────────────────────┐

│ Условная │ P_r │

│ вероят- ├─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬──────┬─────┬─────┬─────┬─────┤

│ ность │ 0 │ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │ 5 │ 6 │ 7 │ 8 │ 9 │

│поражения,│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │

│ % │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │

├──────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼──────┼─────┼─────┼─────┼─────┤

│ 0 │ - │2,67 │2,95 │3,12 │3,25 │ 3,36 │3,45 │3,52 │3,59 │3,66 │

│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │

│ 10 │3,72 │3,77 │3,82 │3,90 │3,92 │ 3,96 │4,01 │4,05 │4,08 │4,12 │

│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │

│ 20 │4,16 │4,19 │4,23 │4,26 │4,29 │ 4,33 │4,36 │4,39 │4,42 │4,45 │

│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │

│ 30 │4,48 │4,50 │4,53 │4,56 │4,59 │ 4,61 │4,64 │4,67 │4,69 │4,72 │

│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │

│ 40 │4,75 │4,77 │4,80 │4,82 │4,85 │ 4,87 │4,90 │4,92 │4,95 │4,97 │

│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │

│ 50 │5,00 │5,03 │5,05 │5,08 │5,10 │ 5,13 │5,15 │5,18 │5,20 │5,23 │

│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │

│ 60 │5,25 │5,28 │5,31 │5,33 │5,36 │ 5,39 │5,41 │5,44 │5,47 │5,50 │

│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │

│ 70 │5,52 │5,55 │5,58 │5,61 │5,64 │ 5,67 │5,71 │5,74 │5,77 │5,81 │

│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │

│ 80 │5,84 │5,88 │5,92 │5,95 │5,99 │ 6,04 │6,08 │6,13 │6,18 │6,23 │

│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │

│ 90 │6,28 │6,34 │6,41 │6,48 │6,55 │ 6,64 │6,75 │6,88 │7,05 │7,33 │

├──────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼──────┼─────┼─────┼─────┼─────┤

│ - │0,00 │0,10 │0,20 │0,30 │0,40 │ 0,50 │0,60 │0,70 │0,80 │0,90 │

├──────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼──────┼─────┼─────┼─────┼─────┤

│ 99 │7,33 │7,37 │7,41 │7,46 │7,51 │ 7,58 │7,65 │7,75 │7,88 │8,09 │

└──────────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴──────┴─────┴─────┴─────┴─────┘

Э.7 Условная вероятность поражения человека тепловым излучением определяется следующим образом:

а) рассчитываются Р_r по формуле

1,33

Р = -14,9 + 2,56 ln (t q), (Э.24)

r

где t - эффективное время экспозиции, с;

q - интенсивность теплового излучения, кВт/м2.

t определяют:

1) для пожаров проливов ЛВЖ, ГЖ и твердых материалов

t = t + x/ню, (Э.25)

o

где t - характерное время обнаружения пожара, с (допускается принимать

o t = 5 с);

х - расстояние от места расположения человека до зоны (интенсивность

теплового излучения не превышает 4 кВт/м2), м;

ню - скорость движения человека, м/с (допускается принимать ню = 5/с);

2) для воздействия "огненного шара" - в соответствии с приложением Д;

б) с помощью таблицы Э.2 определяют условную вероятность Q_п_i поражения человека тепловым излучением.

Э.8 индивидуальный риск R, год(-1), определяют по формуле

n

R = Сумма Q Q(A), (Э.26)

i=1 п i

i

где Q - условная вероятность поражения человека при реализации i-й

п ветви логической схемы;

i

Q(A) - вероятность реализации в течение года i-й ветви логической

i схемы, год(-1);

n - число ветвей логической схемы.

Пример - Расчет индивидуального риска при выбросе пропана из шарового резервуара.

Данные для расчета

Резервуар расположен на территории резервуарного парка склада сжиженных газов и имеет объем 600 м3. Температура 20°С. Плотность сжиженного пропана 530 кг/м3. Степень заполнения резервуара 80% (по объему). Удельная теплота сгорания пропана 4,6 х 10(7) Дж/кг. Расстояние от резервуара до человека, для которого определяют индивидуальный риск, составляет 500 м. Анализ статистики аварий показал, что вероятность выброса пропана из резервуара составляет 1 х 10(-3) год(-1).

Расчет

Выполним оценку вероятности развития аварии по таблице Э.1 и формуле (Э.21).

Вероятность сгорания паровоздушной смеси в открытом пространстве с образованием волны избыточного давления (А_9)

-3 -5 -1

Q = 1 x 10 х 0,0119 = 1,19 х 10 год.

с.д

Вероятность образования "огненного шара" (А_3):

-3 -4 -1

Q = 1 х 10 х 0,7039 = 7,039 х 10 год.

о.ш

Вероятность воспламенения пролива (А_5):

-3 -5 -1

Q = 1 х 10 х 0,0287 = 2,87 х 10 год.

в.п

Вероятности развития аварии в остальных случаях принимают равными 0.

Определяем значения поражающих факторов с помощью методов, приведенных в приложениях В, Д, Е.

Согласно расчетам, выполненным в контрольных примерах приложений Д, Е, избыточное давление Дельта р и импульс i волны давления, интенсивность теплового излучения от "огненного шара" q_о.ш и время его существования t_s на расстоянии 500 м составляют

Дельта р = 16,2 кПа, i = 1000 Па x с; q = 12,9 кВт/м2, t = 40 с.

о.ш s

В соответствии с приложением В значение интенсивности теплового излучения от пожара пролива пропана на расстоянии 500 м составляет

q = 0,7 кВт/м2.

п

Для приведенных значений поражающих факторов по формулам (Э.22) и (Э.24) определяем значения "пробит" - функции Р_r, которые соответственно составляют

с.д о.ш п

Р = 4,83; Р = 3,28; Р = 0.

r r r

Для указанных значений "пробит" - функции по таблице Э.2 условная вероятность поражения человека поражающими факторами равна:

с.д о.ш п

Q = 0,43; Q = 0,04; Q = 0.

п п п

По формуле (Э.26) определяем индивидуальный риск:

-1 -5 -2 -4

R = 4,3 x 10 x 1,19 x 10 + 4,0 x 10 x 7,039 x 10 =

-5 -1

= 3,3 x 10 год.

Поиск по сайту: