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.

 

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

 

Символы А ₁ — a ₁₀ обозначают:

А ₁ — мгновенное воспламенение истекающего продукта с последующим факельным горением;

А ₂ — факельное горение, тепловое воздействие факела приводит к разрушению близлежащего резервуара и образованию «огненного шара»;

A₃ — мгновенный выброс продукта с образованием «огненного шара»;

A ₄ — мгновенного воспламенения не произошло, авария локализована благодаря эффективным мерам по предотвращению пожара либо в связи с рассеянием парового облака;

A₅ — мгновенной вспышки не произошло, меры по предотвращению пожара успеха не имели, возгорание пролива;

A ₇ — сгорание облака парогазовоздушной смеси;

A ₉ — сгорание облака с развитием избыточного давления в открытом пространстве;

а ₆, a ₈, А ₁₀ — разрушение близлежащего резервуара под воздействием избыточного давления или тепла при горении пролива или образовании «огненного шара».

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

, (Э.1)

где Q_ав — вероятность аварийного выброса горючего вещества (разгерметизация установки, резервуара, трубопровода);

Q_мг — вероятность мгновенного воспламенения истекающего продукта;

Q_ф — вероятность факельного горения струи истекающего продукта;

Q_{о. ш} — вероятность разрушения близлежащего резервуара под воздействием «огненного шара»;

.

, (Э.2)

. (Э.3)

где — вероятность разрушения резервуара с образованием «огненного шара».

, (Э.4)

где — вероятность того, что мгновенного воспламенения истекающего продукта не произойдет;

Р_з — вероятность того, что средства предотвращения пожара задачу выполнили, либо произошло рассеяние облака парогазовоздушной смеси.

, (Э.5)

где вероятность невыполнения задачи средствами предотвращения пожара;

Q_{в. п} — вероятность воспламенения пролива.

, (Э.6)

, (Э.7)

где ;

— вероятность воспламенения облака паровоздушной смеси.

, (Э.8)

(Э.9)

где — вероятность сгорания облака паровоздушной смеси, с развитием избыточного давления.

(Э.10)

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

. (Э.11)

где N _ав — общее число аварийных выбросов горючего продукта на установках данного типа;

N_уст — тело наблюдаемых единиц установок;

Т— период наблюдения, лет.

Э.4.2 Вероятность мгновенного возгорания истекающего продукта Q _мг рассчитывают по формуле

, (Э.12)

где N_мг — число случаев мгновенного воспламенения истекающего продукта при его аварийных выбросах.

Э.4.3 При отсутствии необходимых статистических данных допускается принимать:

Q_мг = 0,05; = 0,95. (Э.13)

Э.4.4 Вероятность возникновения факельного горения Q_ф рассчитывают по формуле

, (Э.14)

где N_ф — число случаев факельного горения истекающего продукта на 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_о.ш = 1 - Р_бл Р_п.а Р_оп [1 - (1 - Р_ор)(1 - Р_т.п)], (Э.15)

где Р_п.а ^— техническая надежность предохранительной арматуры резервуаров, принимают:

Р_бл — техническая надежность систем блокирования процессов подачи и переработки продукта при аварии, принимается:

Р т.п — вероятность эффективной защиты поверхности установки с помощью теплоизолирующих покрытий:

Р_ор — вероятность эффективной работы систем орошения установок (резервуаров):

Р оп — вероятность успеха выполнения задачи оперативными подразделениями пожарной охраны, прибывающими к месту аварии, рассчитывают по формуле

, (Э.16)

где Р_у.п.с — вероятность выполнения задачи установками пожарной сигнализации;

;

Р_пр — вероятность вызова персоналом аварийных подразделений:

t_р —расчетное время воздействия опасных факторов пожара на близлежащий резервуар до его разрушения, мин;

t_пр — время прибытия оперативных подразделений к месту пожара, мин;

— вероятность прибытия оперативных подразделений пожарной 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

, (Э.17)

где N_н.в — число аварий, при которых не произошло воспламенения горючих веществ.

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

, (Э.18)

где Nв.п — число случаев воспламенения пролива при авариях на установках данного типа.

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

(Э.19)

где N_c.о — число случаев сгорания облака при авариях на установках данного типа.

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

(Э.20) '

где N_с.д — число случаев сгорания паровоздушной смеси с развитием 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 (A_i) ⁼ Q_ав Q (A_i)_ст, (Э.21)

где Q (A_i)_ст — статистическая вероятность развития аварии по i -й ветви логической схемы. Для СУГ, Q (A_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 Огненный шар Горение пролива Сгорание облака	0,0574 0,7039 0,0287 0,1689	Сгорание с развитием избыточного давления Без горения Итого	0,0119 0,0292

 

3.5 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.

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

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

- исходя из значений Dp и i, вычисляют значение «пробит» — функции Р_r по формуле

P_r = 5 - 0,26 ln (V), (Э.22)

где (Э.23)

Dp — избыточное давление. Па;

i — импульс волны давления. Па · 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 вероятность поражения, %	Рr
	-	2,67	2,95	3,12	3,25	3,36	3,45	3,52	3,59	3,66
	3,72	3,77	3,82	3,90	3,92	3,96	4,01	4,05	4,08	4,12
	4,16	4,19	4,23	4,26	4,29	4,33	4,36	4,39	4,42	4,45
	4,48	4,50	4,53	4,56	4,59	4,61	4,64	4,67	4,69	4,72
	4,75	4,77	4,80	4,82	4,85	4,87	4,90	4,92	4,95	4,97
	5,00	5,03	5,05	5,08	5,10	5,13	5,15	5,18	5,20	5,23
	5,25	5,28	5,31	5,33	5,36	5,39	5,41	5,44	5,47	5,50
	5,52	5,55	5,58	5,61	5,64	5,67	5,71	5,74	5,77	5,81
	5,84	5,88	5,92	5,95	5,99	6,04	6,08	6,13	6,18	6,23
	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
	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

Р_r = -14,9 + 2,56 ln (t q^1,33), (Э.24)

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_о + x/v, (Э.25)

где t _о — характерное время обнаружения пожара, с (допускается принимать t = 5 с);

х — расстояние от места расположения человека до зоны (интенсивность теплового излучения не превышает 4 кВт/м²), м;

v — скорость движения человека, м/с (допускается принимать v = 5/с);

2) для воздействия «огненного шара» — в соответствии с приложением Д;

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

Э.8 Индивидуальный риск R, год^-1, определяют по формуле

, (Э.26)

где — условная вероятность поражения человека при реализации i -й ветви логической схемы;

Q(A,) — вероятность реализации в течение года i -й ветви логической схемы, год^-1;

п — 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 · 10⁷ 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 · 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 ( А₉ )

Q_с.д = 1 · 10^-3 · 0,0119 = 1,19 · 10^-5 год ^-1.

Вероятность образования «огненного шара» (А ₃ ):

Q_о.ш ⁼ 1 · 10^-3 · 0,7039 = 7,039 · 10^-4 год ^-1.

Вероятность воспламенения пролива (А ₅):

Q_в.п = 1 · 10^-3 · 0,0287 = 2,87 · 10^-5 год ^-1.

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 D 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

D р = 16,2 кПа, i = 1000 Па · с; q_о.ш = 12,9 кВт/м², t _s = 40 с.

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

q_п = 0,7 кВт/м².

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

Для указанных значений «пробит» — функции по таблице Э.2 условная вероятность поражения человека поражающими факторами равна:

По формуле (Э.26) определяем индивидуальный риск:

R = 4,3 · 10^-1 · 1,19 · 10^-5 + 4,0 · 10^-2 · 7,039 · 10^-4 = 3,3 · 10^-5 год ^-1.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ Ю

(рекомендуемое)