Особливості пожежовибухонебезпеки АЗС і АЗК

ПОЖЕЖНА неБЕЗПЕКа АЗС.

Автомобільні газозаправочні станції

Відомо, що двигуни автомобілів, - працюючих на традиційному виді палива (бензин, дизельне паливо), виділяють у навколишній простір токсичні продукти згоряння. Концентрація їх у великих містах досягає значних величин.

Більш десяти років назад на вулицях міст з'явилися газобалонні автомобілі. Застосування газів як палива для автомобільних двигунів у даний час знаходить широке поширення. Одним з переваг газобалонних автомобілів є менша в порівнянні з бензиновими двигунами токсичність відпрацьованих газів. Цей вид палива не тільки дозволяє знизити забруднення навколишнього середовища, але і вигідний з економічної точки зору, тому що його застосування дозволяє заощаджувати високооктанові палива, при цьому знижується вартість експлуатації, підвищується термін служби двигунів, зменшується витрата мастил, знижується гучність роботи. Крім того, зріджений природний газ можна використовувати комплексно: як паливо і як холодоагент.

Як паливо для газобалонних автомобілів використовується суміш пропану і бутану. Процентний склад газів може коливатися в значних межах у залежності від часу року і кліматичної зони. У літню пору в суміші утримується 70—80% бутану і 20—30% пропану, а в зимовий час співвідношення повинне бути зворотним. Це пояснюється необхідністю одержання надлишкового тиску в газовому балоні незалежно від температури навколишнього повітря. Нормальний бутан переходить у рідкий стан при атмосферному тиску вже при температурі 0,5°С. Тому при негативних температурах навколишнього повітря суміш повинна містити більшу кількість легких компонентів.

Суміш газів у газовому балоні знаходиться в двох агрегатних станах — рідкому і газоподібному. Парова фаза складає приблизно 10% загального обсягу балона при його максимально припустимому заповненні. Обов'язкова наявність парової подушки необхідна через велике об'ємне розширення зрідженого газу з підвищенням його температури.

Споруджувані в даний час у країні газонаповнювальні станції служать для забезпечення прийому, збереження і заправлення балонних автомобілів.

Специфіка технологічних процесів і конструктивних особливостей устаткування, будинків і споруджень АЗС і АЗК свідчить про те, що розглянутим об'єктам властиві основні закономірності виникнення і розвитку аварій з пожежами і вибухами на зовнішніх технологічних установках із ЛЗР і ГР. Пожежі і вибухи на таких об'єктах є, як правило, наслідком аварійних ситуацій, що розвиваються по наступній типовій схемі:

> у результаті порушення герметичності трубопроводів, запірної арматури й устаткування відбувається витікання ЛЗР і ГР;

> витеклі рідини або займаються, або, випаровуючи, створюють велику зону загазованості з вибухонебезпечними концентраціями парів пального. Надлишковий тиск, що розвивається при запаленні пароповітряної суміші, вибуху приводить до руйнування устаткування, будинків і споруджень;

> небезпечні фактори виниклої пожежі впливають на апарати і трубопроводи (як аварійні, так і ті, що знаходяться поблизу), що під дією теплового навантаження руйнуються;

> кількість пального продукту, що вийшла назовні, збільшується в часі, приносячи великий матеріальний і екологічний збиток, супроводжуючись в ряді випадків людськими жертвами.

На відміну від стаціонарних АЗС із підземним розташуванням резервуарів пожежна небезпека автозаправних станцій з наземними (надземними) резервуарами має ряд особливостей, обумовлених трохи іншими можливими сценаріями протікання аварій. Однієї з таких особливостей є можливість розтікання витоків палива, що заправляється, при його перекачуванні з автоцистерни в резервуари, тому що устаткування і трубопроводи ліній перекачування знаходяться на поверхні землі. Можлива також велика протока палива з резервуарів у результаті їхнього ушкодження. В усіх випадках витоки і протоки створюють постійну небезпеку утворення вибухонебезпечної пароповітряної хмари і погрозу виникнення пожежі і вибуху. При влученні наземного (надземного) резервуара у вогнище пожежі можливий розвиток аварії з вибухом цього резервуара з утворенням "вогненної кулі". Інтенсивність теплового випромінювання від нього досить велика навіть на відстанях, типових для протипожежних розривів, регламентованих нормами.

На АЗС за період з 1960 по 1990 р. за даними Держкомнафтопродукта відбулося 68 пожеж. Типові причини цих пожеж зазначені в табл.1.

ТАБЛИЦЯ 1. Типові причини виникнення пожеж на АЗС

№ п.п.	Причини виникнення пожеж і загорянь	Кількість пожеж	%
1.	Від автомобілів, у тому числі:		25,1
	– іскри з вихлопної труби		8,8
	– нагріті частини автомобіля		7,4
	– електроустаткування		5,9
	– заправлення з працюючим двигуном		3,0
2.	Електроустаткування операторної, освітлення території		22,0
3.	Порушення правил ремонтних робіт і техніки безпеки		17,6
4.	Переливи		13,2
5.	Несправності електроустаткування колонок		10,3
6.	Статична електрика		5,9
7.	Підпал		4,4
8.	Паління		1,5
ВСЬОГО

Видно, що основними причинами пожеж є автомобілі, що заправляються, переливи палива, несправності електроустаткування і порушення правил техніки безпеки при проведенні ремонтних (у тому числі вогневих) робіт.

Приклад: У 1984 році відбулося два великих інциденти, зв'язаних із процесом наливу бензину з автоцистерни в резервуар. У першому випадку по недогляду персоналу АЗС і водія автоцистерни відбулося переповнення резервуара, у результаті чого паливо розлилося по території станції і по ухилі витекло на проїзну частину дороги загального користування в безпосередній близькості від зупинки суспільного транспорту. Завдяки щасливому випадку запалення бензину не відбулося. В другому випадку в момент зливу бензину з автоцистерни в резервуар відбулося запалення палива на зливальному рукаві, що, імовірно, був негерметичний. Полум'я миттєво охопило вузол керування зливом палива автоцистерни, унаслідок чого зупинити надходження бензину з неї не представлялося можливим. Водій був змушений відігнати цистерну від резервуара, при цьому рукав був розірваний, і палаючий струмінь палива, що виливався, простягнувся по всій території АЗС.

Інший характерний випадок відбувся в 1995 р. Водій автоцистерни й оператор АЗС почали злив бензину в двох ємностей за допомогою зливальних рукавів, на яких були відсутні муфти. У результаті цього відбувся вихід пар бензину зі зливальних пристроїв і їхнє поширення по заправній площадці. Приблизно через 30 хв відбулося запалення пар палива від невстановленого джерела запалювання. Вогонь швидко перекинувся на автоцистерну. За допомогою оперативних пожежних підрозділів пожежа була ліквідована, однак згоріла автоцистерна і 1800 л бензину.

Мали місце і вибухи сумішей пар бензину з повітрям при витоках бензину в ґрунт і його влучення разом із ґрунтовими водами в підпільні простори будинків АЗС і навколишніх її об'єктів. Такі інциденти мали місце як у нашій країні (Москва, 1975 р.), так і за рубежем (Німеччина, 1990 р.).

З представлених вище даних випливає, що однієї з основних небезпек на АЗС є операція зливу палива з автоцистерн у резервуари збереження, а також витоку нафтопродуктів у ґрунт у результаті розгерметизації технологічного устаткування. У першому випадку можливе переповнення резервуарів збереження або розгерметизація зливо-наливних пристроїв з подальшим виходом значних кількостей палива і його розтіканням по території станції. В другому випадку мається досить висока імовірність створення вибухонебезпечних обсягів сумішей парів бензину з повітрям у вільних замкнутих просторах. Істотний внесок у підвищення пожежовибухонебезпеки об'єкта вносить також можливість наїзду транспортних засобів на паливороздаточні колонки або наземні резервуари.

2.2 Умови утворення горючого середовища.

Пожежна небезпека АЗС обумовлюється пожежовибухонебезпечними властивостями бензинів і нафтопродуктів, можливістю утворення горючого середовища усередині резервуарів і зовні, появою джерел запалювання і наявністю шляхів поширення пожежі.

Бензин і нафтопродукти володіють рядом специфічних властивостей, що ускладнюють їхнє збереження. Найголовнішими з них є пожежовибухонебезпека, здатність електризуватися, висока випаровуваність і токсичність.

Наприклад, пари бензину в 3 рази важче повітря, утворюють з ним вибухонебезпечну суміш. З 1 л бензину утвориться 200 л пари. Так, для створення в автоцистерні обсягом 5 куб.м. вибухонебезпечною концентрації суміші пари бензину з повітрям необхідно випарувати всього 142,5 г бензину. Концентрація пари бензину в повітрі, при якій досягається їхній максимальний тиск вибуху (745 кпа) дорівнює усього лише 2,25%.

Людина почуває запах бензину при концентрації його пари в повітрі 0,005%. Теоретична кількість повітря, необхідного для повного згоряння 1 кг бензину складає 15 кг.

Горюче середовище (ГС) на АЗС може утворитися:

1. Усередині резервуара – як при нерухомому верхньому рівні рідини так і при рухливому рівні рідини (спорожнюванні, збереженні після відкачки, наповненні), підготовці і проведенні ремонтних робіт;

2. Зовні резервуара – у результаті виходу пари нафтопродукту в атмосферу при різних технологічних операціях, а також при ушкодженнях і руйнуваннях резервуарів.

При нерухомому збереженні бензину і нафтопродуктів, коли концентрація їхніх парів в газовому просторі резервуара досягає стану насичення, оцінку горючості пароповітряної суміші можна виконати по температурних і концентраційних межах поширення полум'я:

де - робоча концентрація горючої речовини в апараті, об.част. (кг/м³, % об.);

, - відповідно нижня та верхня концентраційні межі поширення полум’я при робочій температурі, об. част. (кг/м³ або % об.).

, (1.12)

де t_н.м., t_в.м. - відповідно нижня та верхня температурні межі поширення полум‘я, ⁰С.

Оцінки горючості суміші по температурних межах поширення полум'я стосовно резервуарів АЗС у більшості районів нашої країни дає наступні результати, характерні для нерухомого зберігання нафтопродуктів, основна маса яких має середню температуру навколишнього середовища і тоді:

Резервуар з бензином небезпечний узимку

М.У. Запитати в курсантів: Чому?

Резервуар з гасом безпечний узимку, алі може бути небезпечний улітку.

М.У. Запитати в курсантів: Чому?

Дизельне паливо безпечне в будь-який година долі. Чому?

Методика оцінки горючості пароповітряної суміші по температурних межах проста і зручна, але можливості її обмежені, тому що температурні межі характеризують тільки насичені суміші. При проведенні різних технологічних операцій (накачування, викачка) навіть при постійній температурі навколишнього середовища і нафтопродукту, коли концентрація парів в газовому просторі відхиляється від стану насичення, температурні межі не можуть характеризувати стан горючості середовища в резервуарі.

Для оцінки горючості середовища в резервуарах з рухливим рівнем рідини користаються співвідношенням:

де невідомою величиною є робоча концентрація пари.

Вибухобезпечні умови експлуатації ємностей з паливом визначають із виразів

,

,

де - вибухобезпечна концентрація ГР в газоповітряній суміші, об.частки.

Небезпека утворення горючого середовища поза апаратами з'являється головним чином у періоди «великих і малих дихань»

М.У. Питання до курсантів: Що таке «велике і мале дихання апаратів?»

«Велике дихання резервуарів відбувається внаслідок витиснення пароповітряної суміші з газового простору ємностей нафтопродуктом, що наливається, який надходячи в герметичну ємність, стискає пароповітряну суміш до тиску, на яку встановлена дихальна арматура. Як тільки тиск досягає розрахункового тиску дихального клапана, клапан відкривається і з ємності починає витіснятися пароповітряна суміш, яка містить парі нафтопродукту, починається «велике дихання».

При викачуванні нафтопродукту з ємності відбувається зворотнє явище. Як тільки розрідження в ємності стає дорівнювати вакуумові, на який встановлено дихальний клапан, у газовий простір почне надходити повітря – відбудеться «вдих».

«Мале дихання відбувається в результаті підвищення температури газового простору і нафтопродукту в денний час (за рахунок дії сонячної радіації на покрівлю і стінки ємності). Пароповітряна суміш прагне розширитися, з поверхні рідини випаровуються найбільш легкі вуглеводні, концентрація парів нафтопродуктів у газовому просторі підвищується, загальний тиск росте і при досягненні розрахункового спрацьовує запобіжний клапан. У нічний час через зниження температури внаслідок охолодження ємності через стінки і покрівлю частина пари конденсується, пароповітряна суміш стискується, у газовому просторі утвориться розрідження, дихальний клапан відкривається й у ємність входить атмосферне повітря.

Найбільше пожежонебезпечним є “великий подих”, коли проводять операції наповнення резервуарів продуктом, який легко випаровується після тривалого простою. Виникає проблема загазованості території резервуарних парків.

Діаметр вибухонебезпечної зони навколо резервуару можна визначити за формулою:

де R – радіус резервуара, м;

H - висота резервуара, м;

g – продуктивність операції наповнення

j_р – робоча концентрація пари у резервуарі, %;

j_н – НКМПП, %

Небезпека утворення ВНК у дихальної арматури визначається концентрацією горючих парів в газовому просторі і кількістю парів, що викидаються. Так, якщо концентрація парів в газовому просторі резервуара , то небезпеки утворення ВНК у дихальної арматури не виникає навіть у безвітряну погоду.

Велику пожежну небезпеку представляють ушкодження і руйнування резервуарів, у результаті яких відбувається розлив і випаровування нафтопродуктів з утворенням ВНК.

Найбільш характерними причинами ушкодження і руйнування резервуарів можуть бути:

- неправильний вибір товщини металевих листів при проектуванні резервуарів;

- неправильний облік міцності матеріалу, з якого виготовлений резервуар;

- невідповідність пропускної здатності дихальної арматури (зниження пропускної здатності ДК при інтенсивному наповненні може викликати різке збільшення тиску і, як наслідок, - повне руйнування резервуара, найчастіше відбуваються локальні ушкодження резервуарів, наприклад, надрив даху в місті стику зі стінками (при підвищенні тиску) чи зминання верхніх поясів резервуара вище рівня рідини (при вакуумі);

- утворення підвищеного тиску внаслідок примерзання тарілок дихального клапана чи заледеніння касет вогнеперешкоджувача (за рахунок конденсації парів води, які містяться у витісняємій при “видиху” з резервуара пароповітряній суміші, конденсат утвориться також при контакті з найбільш охолодженими металевими елементами поверхні дихальної арматури і, зокрема, з касетою вогнеперешкоджувача;

- перелив нафтопродукту (порушення технології процесу, некомпетентність обслуговуючого персоналові);

- корозія металу, з якого виготовлений резервуар.

Усі ці випадки є підставою для виникнення аварійної ситуації в резервуарі та на всій АЗС.

Дата добавления: 2014-01-04