автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Моделирование развития аварийных ситуаций на объектах нефтеперерабатывающей промышленности, вызванных образованием облаков топливовоздушных смесей

На правах рукописи

р4

СОЛОДОВНИКОВ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ НА ОБЪЕКТАХ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ, ВЫЗВАННЫХ ОБРАЗОВАНИЕМ ОБЛАКОВ ТОПЛИВОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ

Специальность 05.26.03 — «Пожарная и промышленная безопасность» (нефтегазовая отрасль)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа - 2006

Работа выполнена на кафедре «Машины и аппараты химических производств» Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Научный руководитель кандидат технических наук

Тляшева Резеда Рафисовна.

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Идрисов Роберт Хабибович;

кандидат технических наук Ягафаров Рустем Равилевич.

Ведущая организация ООО «Центр исследований экстремальных

ситуаций», г. Москва.

Защита состоится 8 декабря 2006 года в 10-00 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.05 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов 1.

С содержанием диссертации можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан 7 ноября 2006 года.

Ученый секретарь совета

Закирничная М.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Развитие и интенсификация нефтеперерабатывающей промышленности в современных условиях неизбежно ведет к росту числа аварийных ситуаций и масштабов пагубных последствий, связанных с неконтролируемыми выбросами взрывоопасных веществ, это приводит к увеличению ущерба, наносимого населению и окружающей среде.

Существующие подходы прогнозирования ожидаемой и возможной аварийной загазованности на промышленной территории предприятий и оценки последствий аварийных взрывов облаков TBC в результате аварийного истечения или мгновенного выброса, такие как расчет концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе (ОНД-86), расчет размеров зон распространения облака горючих газов при аварии (ГОСТ 12.3.047-98), оценка последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей (РД 03-409-01), общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств (ПБ 09-540-03), не позволяют учитывать структуру атмосферных потоков и определить объем воспламеняющейся части облака TBC с учетом сложных препятствий (технических сооружений, рельефа местности и т.д.). Для достижения согласованности расчетов по этим методикам требуется постоянно их уточнять путем введения в них новых поправочных коэффициентов. Естественно, что учесть все многообразие атмосферных течений с помощью поправочных коэффициентов невозможно.

В связи с этим особую актуальность приобретает создание методики прогнозирования образования и рассеивания облаков TBC, учитывающей рельеф местности, реальную застройку объекта, направление атмосферных потоков, изменение скорости ветра по высотам, состояние атмосферы, параметры истечения взрывопожароопас-ного вещества, ориентацию и месторасположение источника разгерметизации, как этого требует анализ риска объектов нефтеперерабатывающей промышленности.

Цель работы: повышение пожаровзрывобезопасности нефтеперерабатывающих предприятий путем рационального размещения оборудования и оптимального расположения газоанализаторов на их территории, на основе моделирования образования и рассеивания облаков TBC, с применением численных методов расчета.

Задачи исследования:

1 Анализ статистической информации по техногенным авариям на нефтеперерабатывающих предприятиях.

2 Разработка методики прогнозирования образования и рассеивания облаков TBC с использованием численных методов расчета.

3 Оценка адекватности математической модели для решения задач прогнозирования зон загазованности.

4 Апробирование методики прогнозирования образования и рассеивания облаков TBC для типовой планировки установки нефтеперерабатывающего предприятия.

Научная новизна:

1 Сформулирована и решена задача прогнозирования движения атмосферных потоков, образования и рассеивания облаков TBC на промышленных объектах, с использованием системы трехмерного параметрического моделирования и метода конечных объемов.

2 Разработан алгоритм рационального размещения промышленного объекта, позволяющий минимизировать скопления опасных веществ на его территории в результате их выброса. Для этого введены объемные и поверхностные коэффициенты зоны застоя промышленного объекта. В качестве объемных коэффициентов зоны застоя понимается отношение объема зон застоя в рабочей зоне к разности общего объема рабочей зоны и объема оборудования, зданий и сооружений, находящихся в ней при заданном направлении ветра.

3 Предложен алгоритм оптимального размещения газоанализаторов на территории промышленного объекта. Параметрами оптимизации являются количество газоанализаторов и время обнаружения заданного уровня от нижнего концентрационного предела воспламенения TBC.

Практическая ценность.

Разработана методика прогнозирования образования и рассеивания облаков TBC на промышленных объектах, учитывающая рельеф местности, реальную застройку объекта, направления атмосферных потоков, изменения скорости ветра по высотам, состояние атмосферы и параметры образования облаков TBC.

Результаты диссертационной работы используются в обучении студентов УГНТУ, повышении квалификации инженерно-технического персонала на ОАО «Газ-сервис», в проектной работе ООО «ОЙО-Гео Импульс Интернэшнл», и при размещении газоанализаторов в котельной ООО «ТАНТАЛ».

Публикации.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 15 печатных работах, в числе которых 5 статей в рецензируемых научных изданиях из перечня ВАК Минобразования и науки РФ, 10 статей и тезисов в международных и межвузовских сборниках научных трудов.

Апробация работы.

Результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на всероссийских и международных научных конференциях, включая: Российскую научно-практическую конференцию "Мавлютовские чтения" (г. Уфа, 2006); IX Международную научно-техническую конференцию (г. Уфа, 2005); III Всероссийскую научную ИНТЕРНЕТ-конференцию «Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и механики многофазных систем» (г. Уфа, 2005); Всероссийскую студенческую научно-техническую конференцию «Интенсификации тепломассообменных процессов, промышленная безопасность и экология» (г. Казань, 2005).

Структура и объем работы.

Работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов и списка использованных источников из 127 наименований. Содержит 170 страниц, 19 таблиц и 75 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются цели и задачи исследования, отмечаются их новизна и практическая значимость. Приводятся сведения о внедрении результатов работы и публикациях.

Исследованиям в области моделирования аварийных ситуаций, связанных с выбросом взрывопожароопасных веществ, посвящены работы отечественных и зарубежных авторов: A.A. Абросимова, М.В. Бесчастнова, П.Г, Белова, Б.Е. Гельдфана, М.Ю. Доломатова, A.C. Едигарова, М.И. Каца, A.M. Козлитина, В.А. Котляревского, И.Р. Кузеева, В.ИЛарионова, М.В. Лисанова, В. Маршала, И.А. Махутова, Г.Е. Одишарии, Б.Е.Прусенко, B.C. Сафонова, А.Г.Чирковой, М.Х. Хусниярова, Д.Векетвелдта, К. Ван Вингердена и O.P. Хансена (Норвегия), А.О. Холдо (Хартфордский университет), Р.Ф. Линдена (Кембриджский университет), С. Патанкара (США) и ряда других крупных специалистов (преимущественно в области промышленной безопасности).

В первой главе приведены сведения о состоянии российских нефтеперерабатывающих предприятий, которое характеризуется: высокой степенью изношенности основных фондов (до 80 %); использованием устаревших, энергоемких и экологически несовершенных технологий; низкой долей деструктивных углубляющих процессов.

Описаны основные опасности нефтеперерабатывающих предприятий.

Приведены классификация опасных веществ и их основные характеристики, определяющие возможное аварийное событие, которое может сопровождаться выбросом вещества.

Анализ аварий, произошедших на нефтеперерабатывающих предприятиях, показал, что возникновение опасности (пожара, взрыва) первоначально связано с возникновением аварийной загазованности, на нее приходится 90 % всех аварий.

Описаны стадии и характеристики развития аварии с выбросом взрывопожа-роопасного вещества. Рассмотрены основные факторы, влияющие на образование облаков TBC.

Характеристика взрывов и возгораний облаков TBC на основании статистики показала, что 32,9 % аварий приходится на облака TBC массой от 1000 до 10000 кг, 38,2 % аварий приходится на временной интервал от 1 до 5 мин, и 63,2 % аварий происходят при перемещении облаков TBC не более чем на 100 м.

Вторая глава. Анализ существующих методик, применяемых с целью прогнозирования аварийной загазованности и оценки последствий аварийных взрывов TBC, показал, что они основаны на упрощенных представлениях о процессах образования облаков TBC, что не позволяет получить точного результата с учетом реальной застройки объекта.

Предложена методика прогнозирования образования и рассеивания облаков TBC, с учетом рельефа местности, реальной застройки промышленного объекта, направления атмосферных потоков, изменения скорости ветра по высотам, параметров истечения взрывопожароопасного вещества, ориентации и месторасположения источника выброса. Предполагается, что в образовании облака TBC может участвовать газообразное горючее вещество одного вида или смеси нескольких горючих веществ.

Предлагаемая методика предназначена:

- для исследования процессов протекания гипотетических и проектных аварий на промышленных объектах, вызванных образованием облаков TBC;

- определения структуры атмосферных потоков и выявления застойных зон (вероятных мест скопления взрывопожароопасных веществ);

- определения взрывоопасной зоны, воспламеняющегося объема и площади, покрываемой облаком TBC, формы и траектории движения воспламеняющей части облака TBC в результате аварийной разгерметизации от точечных, линейных и площадных источников;

- определения рационального размещения промышленных объектов и (или) схемы рационального взаимного расположения объектов на площадке предприятия;

- определения оптимального размещения газоанализаторов на территории промышленного объекта;

- определения основных и дополнительных характеристик взрыва дрейфующих облаков TBC.

Схема этапов предлагаемой методики представлена на рисунке 1.

Этап 1

Рисунок 1 - Схема этапов прогнозирования образования и рассеивания облаков ТВС

На первом этапе собирается необходимая информация об опасном производственном объекте, на основе которой строится расчетная область, определяются начальные и граничные условия, используемые при моделировании образования и рассеивания облаков ТВС.

На втором этапе идет построение трехмерной параметрической твердотельной модели промышленного объекта с использованием геометрического препроцессора SolidWorks, относящегося к семейству CADob (Computer-Aided Design — автоматизированное проектирование), который получил широкое распространение в современной научной и инженерной практике. Применение параметризации значительно упрощает редактирование трехмерных моделей промышленных объектов и приводит к снижению ошибок проектирования.

На третьем этапе выполняется идентификация опасности с целью определения потенциальных мест утечек и мгновенных выбросов взрывоопасных веществ, приводящих к аварийной загазованности. Для этого рекомендуется применять объектно-ориентированный подход и использовать графические модели представления технологических схем опасного производственного объекта.

Четвертый, пятый, шестой и седьмой этапы реализуются с использованием конечно-объемного метода решения уравнений Навье-Стокса с использованием прямоугольной адаптивной сетки с локальным измельчением и технологией подсе-точного разрешения геометрии, реализованного в пакете FlowVision.

При прогнозировании образования и рассеивания облаков TBC принимаем 9-уровневый диапазон струйного выброса (от 0,25 до 96 кг/с) и 7 категорий облаков TBC (4, 7, 15, 22, 36 50 и 100% объем облака TBC от объема взрывоопасных веществ, находящихся в аппарате), в соответствии с рекомендациями по прогнозированию масштабов аварий нефтяными компаниями («Статойл» и «НорскГидро»).

Время моделирования образования и рассеивания облака TBC принимаем, на основании статистических данных и нормативно-технической документации, равной не более 300 с. Моделирование можно прервать, если путь перемещения воспламеняющейся части облака TBC превысил 100 метров от места выброса и если значение объема его воспламеняющейся части начнет снижаться.

На восьмом этапе определяются рациональное размещение промышленного объекта и (или) рациональное взаимное расположение объектов на площадке предприятия. При таком размещении исключается и (или) минимизируется скопление опасных веществ на территории объекта при их выбросе, как этого требует технический регламент "О безопасности химических производств".

Алгоритм рационального размещения промышленного объекта включает в себя следующую последовательность шагов.

Шаг 1. Расчет коэффициентов зон застоя К33 v и K'3J s промышленного объекта для 4- (8- или 16-) румбовой схемы розы ветров.

Шаг 2. Переориентация объекта по правилу: меньшему значению коэффициента зоны застоя соответствует направление ветра с большей частотой повторяемости.

Для определения схемы рационального взаимного расположения объектов на площадке предприятия выполняют расчеты коэффициентов зон застоя для каждой возможной схемы и принимают схему с минимальными значениями данных коэффициентов.

Объемный коэффициент рабочей зоны застоя (К33 определяется из отношения объема застоя в рабочей зоне к разности общего объема рабочей зоны и объему оборудования, зданий и сооружений, находящихся в ней (1).

V

К33 V = у Гу ' (1)

общ об

где У„ - значение объема застоя в рабочей зоне (определяется с использованием СРБ пакета), м3;

- общий объем рабочей зоны, м3, У^ - объем оборудования, зданий и сооружений, находящихся в рабочей зоне, м3.

Поверхностный коэффициент зоны застоя (К33 5) - определяется из отношения площади зоны застоя на высоте до 2,8 м от нулевой отметки технологической площадки к разности общей площади рабочей зоны и площади оборудования, зданий и сооружений, находящихся в ней.

К»1 _ та с —

общ °об

(2)

где S„c - значение площади застоя в рабочей зоне (определяется с использованием CFD пакета), м3;

- общая площадь рабочей зоны, м3;

Б,, - площадь оборудования, зданий и сооружений, м3.

На девятом этапе производится оптимальное размещение газоанализаторов на территории промышленного объекта. Под оптимальным понимается такое размещение, при котором газоанализатор независимо от направления движения прогнозируемых облаков TBC определяет заданный уровень концентрации от нижне-

го концентрационного предела воспламенения взрывоопасной смеси в течение заданного времени.

Алгоритм оптимального размещения газоанализаторов на территории промышленного объекта позволяет прогнозировать места размещения или выполнять анализ существующего проекта размещения газоанализаторов по обнаружению гипотетических и проектных аварий и включает в себя следующую последовательность шагов.

Шаг 1. Задаются условия прогнозирования (как разместить газоанализаторы, чтобы за время t обнаружить к уровень от нижнего концентрационного предела воспламенения) или условия анализа (определить, за какое время п газоанализаторов обнаружат i аварий). Рекомендуемые уровни обнаружения концентрационного предела воспламенения составляют 20 и 50 % от НКПВ (при задании уровня обнаружения следует учитывать характеристики используемых газоанализаторов).

Шаг 2. Задаются параметры газоанализаторов (радиус действия).

Шаг 3. Для задачи прогнозирования выполняется полное покрытие территории промышленного объекта газоанализаторами, а для задачи анализа устанавливаются газоанализаторы в соответствии с проектом.

Шаг 4. Моделируются гипотетические и проектные аварии с выбросом взрывоопасных веществ, для разных направлений и преобладающих скоростей атмосферных потоков.

Шаг 5. Выполняется анализ графиков изменения уровня концентрации для каждого газоанализатора.

Шаг 6. Отбираются газоанализаторы, удовлетворяющие условиям прогнозирования.

Десятый этап. На основании рассчитанных зон воспламенения и значении объема воспламеняющейся части облаков TBC и руководствуясь нормативными документами, определяем последствия аварийных взрывов дрейфующих облаков TBC.

В третьей главе представлено описание математической модели. В качестве математической модели для решения задач прогнозирования зон загазованности предлагается использовать стандартную k-s модель турбулентности для течения вязкого газа с небольшими изменениями плотности при малых и больших числах Рейнольдса. В стандартную k-е модель входят уравнения Навье-Стокса, энергии и уравнение конвективно-диффузионного переноса концентрации при-

меси. Учитывая, что численные эксперименты требуют много машинного времени, даже на самых мощных компьютерах, сделаем ряд допущений:

— расчет движения атмосферных потоков и образования облаков TBC будем рассматривать без учета процессов теплообмена и химических реакций;

- изменение концентрации у компонент смеси происходит за счет диффузии опасного вещества.

Эти предположения физически соответствуют условиям рассматриваемой задачи, но позволяют упростить её физико-математическую постановку.

Численное интегрирование уравнений по пространственным координатам расчетной области проводится с использованием прямоугольной адаптивной сетки с локальным измельчением. Такой подход обеспечивает, с одной стороны, использование простой равномерной неадаптивной сетки при решении задач с относительно несложной геометрией. С другой стороны, появляется возможность решать задачи прогнозирования аварийной загазованности со сложной геометрией промышленного объекта, проводя адаптацию (подстройку) сетки к особенностям геометрии, а при решении задач с разрывными течениями -адаптацию по значениям искомых функций, их градиентов и др.

Для улучшения сходимости решения задач прогнозирования аварийной загазованности, следует применить разностную схему первого порядка, а полученные результаты использовать в качестве первого приближения при выборе схемы более высокого порядка.

В качестве начальных условий моделирования движения атмосферных потоков на промышленном объекте принимается: t задается равной температуре окружающей среды, значение скоростей u=v=vv=0, уровень концентрации принимается равным С=0%. Атмосферный поток задается степенным профилем изменения скорости ветра по высоте. При этом сама установка каждый раз ориентируется перпендикулярно направлению потока, его скорость принимаем равной среднему значению интервала силы ветра по шкале Бофорта.

По боковым поверхностям расчетной области задаются симметричные граничные условия, а в приземном слое предполагается непроницаемость земной поверхности.

Источник аварийной загазованности при мгновенном выбросе облака TBC задаем с помощью цилиндрического фильтра, указывая его объем, месторасположение и уровень концентрации смеси, а при струйном выбросе указываем поверх-

ность, на которой указываем параметры выброса (скорость истечения, плотность и температура газа, а массовую концентрацию выброса принять равной 0=100 %).

Сравнительный анализ результатов численных решений задач струйного выброса с решениями полуэмпирических методов показывает, что погрешность вычислений не превышает 12%, а сравнение численных решений классических задач обтекания тел в действительности согласуются с экспериментальными исследованиями, описанными М. Ван-Дайком.

При проведении численных экспериментов по моделированию движения атмосферных потоков на территории промышленного объекта установлено, что застойные зоны, полученные для разных направлений ветра (юг, север, запад, восток), могут частично совпадать при наложении друг на друга результатов моделирования, вследствие высокой насыщенности оборудования. Данный факт предлагается использовать при классификации территории промышленного объекта (таблица 1).

Таблица 1 - Классификация территории промышленных объектов

Зона Признак зоны Характеристика зоны

А Мертвая зона Территория промышленного объекта, в которой образуется зона застоя при основных направлениях ветра

Б Плохо проветриваемая зона Территория промышленного объекта, в которой образуется зона застоя, образованная тремя наибольшими зонами застоя

В Среднепроветриваемая зона Территория промышленного объекта, в которой образуется зона застоя, образованная двумя наибольшими зонами застоя

Г Слабопроветриваемая зона Территория зоны застоя, образованная при одном направлении ветра

Д Проветриваемая зона Территория объекта, в которой отсутствуют зоны застоя при любом направлении ветра

Вероятность скопления взрывоопасного вещества в мертвых зонах при разгерметизации равна 1, а вероятность образования максимальной плохо проветриваемой зоны можно определить перемножением вероятностей появления ветра в трех направлениях, с максимальными значениями коэффициента зоны застоя.

Если задача решается для 4-румбовой схемы, то вероятность возникновения мертвой зоны застоя определяется по формуле (3):

Р4зш,ы=Рси P3U Рюи Рв,

(3)

где Рс, Р3, Рю, Рв- вероятности возникновения ветра по основным направлениям.

Предложенная классификация территории промышленных объектов может быть использована при определении очередности покрытия территории вероятных застойных зон на объекте газоанализаторами, как это требуют Ту-газ-86 и РД БТ 390147171-003.

В четвертой главе выполнена апробация методики прогнозирования образования и рассеивания облаков TBC.

Для исследования была выбрана типовая наружная площадка абсорбцион-но-газофракционирующей установки (АГФУ) газокаталитического производства нефтеперерабатывающих предприятий.

Возникновение опасности на АГФУ возможно по следующим причинам:

- высокая плотность размещения технологического оборудования;

- большое наличие воспламеняющихся веществ;

- наличие источников воспламенения (открытый огонь печей).

На рисунке 2 представлена предварительная ориентация типовой планировки наружной площадки АГФУ относительно розы ветров и указаны места потенциальных аварий струйного и мгновенного выбросов взрывоопасных веществ.

Рисунок 2 - Предварительная ориентация типовой наружной площадки АГФУ

Статистические погодные данные для г. Уфы и его окрестностей, собранные за 2004 и 2005 гг., указывают на три преобладающих направления атмосферных потоков: южное (40,05 %), западное (13,97 %) и северное (13,94 %). По силе ветра преобладают ветра с силой, равной 2 баллам (42,03 %), 3 баллам (22,57 %) и 1 баллу (15,66 %) по шкале Бофорта.

На рисунке 3 приведена расчетная область абсорбционно-газофракционирующей установки.

Для прогнозирования возможных и ожидаемых масштабов аварийных выбросов и планирования мероприятий по обнаружению аварийной загазованности на территории установки были выполнены расчеты движения атмосферных потоков и получены линии токов. Полученные поля скоростей атмосферных потоков представляют весьма сложную картину, изобилующую циркуляционными зонами и сменами направления течения атмосферных потоков.

Результаты расчетов коэффициентов зоны застоя на наружной площадке АГФУ для основных направлений и преобладающих скоростей атмосферных потоков сведены в таблицу 2.

На рисунке 4 представлены результаты расчета вероятных застойных зон на АГФУ для основных направлений атмосферных потоков при скорости ветра у0 =2,5 м/с (2 балла).

Таблица 2 - Значения коэффициентов зоны застоя АГФУ

Север Восток Юг Запад

Поверхностный коэффициент зоны застоя на отметке Ь=2 м от нуля установки

V 2,5 "■33 8 0,419632 0,205437 0,328529 0,270757

V- 4,5 "■33 5 0,270745 0,117877 0,206921 0,119063

Объемный коэффициент зоны застоя на отметке Ь=2 м от нуля установки

к-2-5 "■33 V 0,486047 0,249121 0,39507 0,323713

ьг4-5 "■33 V 0,318865 0,11819 0,233252 0,156591

Примечание: 2,5 и 4,5 — это скорости атмосферных потоков (м/с) на высоте 10 м.

При анализе результатов расчета коэффициентов зон застоя, полученных для разных направлений атмосферных потоков и розы ветров г.Уфы и его окрестностей, установлено, что для рационального размещения наружной площадки АГФУ необходимо её переориентировать, повернув по часовой стрелке на 90° относительно предварительного размещения, это в 15 раз уменьшит количество дней в году, при которых образуются максимальные зоны застоя для преобладающего направления атмосферных потоков.

Рисунок 4 — Вероятные застойные зоны для предварительной ориентации наружной площадки на отметке Ь=2 м от приземного слоя при скорости ветра у0=2,5 м/с

Для подтверждения рациональной ориентации и изучения влияния формирования воспламеняющейся части облаков TBC, образованных в результате мгновенного выброса взрывоопасных веществ, проведем ряд численных экспериментов проектных аварий.

В ходе проведения численных экспериментов проектных аварий для преобладающей скорости атмосферных потоков (объем облаков TBC равен 157 м3, облако состоит из 20 % пропанобутановой смеси и 80 % воздуха) получены зависимости изменения объема воспламеняющейся части облаков TBC с момента их выброса (рисунок 5) для рационального размещения. Установлено, что процесс рассеивания облаков TBC для преобладающего направления атмосферных потоков преобладает, по сравнению с другими направлениями, это подтверждает правильность выбора рационального размещения наружной площадки АГФУ.

На рисунке 6 показаны поля воспламеняющейся части облака TBC проектной аварии №3 (t=30 с) на отметке h=2 м от приземного слоя для преобладающей скорости атмосферных потоков и рациональной ориентации наружной площадки АГФУ. Таким образом, на основе полученных результатов оцениваем степень опасной загазованности (поле взрывоопасной зоны, его объем, форму и траекторию движения облака TBC).

В сск г «

а - при восточном направлении ветра; б - при западном направлении ветра; в — при северном направлении ветра; г - при южном направлении ветра Рисунок 5 — Изменение объема воспламеняющейся части облаков TBC, образованных с момента их мгновенного выброса, при скорости ветра v0=2,5 м/с, с учетом рациональной ориентации наружной площадки АГФУ

Рисунок б — Воспламеняющая часть облака TBC проектной аварии №3 (t=30 с) на отметке h=2 м от приземного слоя при скорости ветра Vo=2,5 м/с и рациональной ориентации наружной площадки АГФУ

Применение разработанного алгоритма оптимального размещения газоанализаторов на территории промышленного объекта позволило расчетным путем определить необходимое количество газоанализаторов и места их размещения. Первоначальная схема покрытия газоанализаторами территории наружной площадки АГФУ приведена на рисунке 7 (всего 28 газоанализаторов).

18 52

2 аварш

I7 "ЧР« зх

Ц HJI I ч* 20, &

....................................

• • •

19

Рисунок 7—Первоначальная схема покрытия территории АГФУ газоанализаторами

Условие размещения газоанализаторов на территории - определение минимального количества газоанализаторов для обнаружения трех проектных аварий

(20 % уровня от нижнего концентрационного предела воспламеняемости пропанобу-тановой смеси) в независимости от направления атмосферных потоков, при этом каждый газоанализатор должен определить две из трех аварий в течение 15 секунд после их возникновения.

В ходе проведения численных экспериментов по распространению облаков ТВС (трех прогнозируемых аварий), образованных в результате мгновенных выбросов, с учетом основных направлений и преобладающей скорости (у0 =2,5 м/с) атмосферных потоков (3-4=12 сценариев). Установлено, что для наружной площадки АГФУ, согласно условию размещения, можно снизить количество газоанализаторов с 28 до 3, это газоанализаторы под номерами 11 (или 10), 17,20 (или 21).

Для определения эффективности первоначального размещения систем газоанализаторов получены данные по частоте обнаружения аварийной загазованности всеми газоанализаторами в течение 60 секунд, с момента мгновенного выброса (рисунок 8). Результаты расчетов показали, что для своевременного обнаружения проектных аварий нет необходимости в полном покрытии газоанализаторами территории промышленного объекта.

№ датчика

Рисунок 8 - Частота обнаружения аварийной загазованности газоанализаторами

В ходе проведения численных экспериментов по образованию и рассеиванию облаков ТВС, образующихся в результате струйного выброса (пропанобутановой смеси с массовой скоростью 6 кг/с) из колонного аппарата (рисунок 2), преобладающей скорости (v0 =2,5 м/с) атмосферных потоков (высота расположения источника выброса 2 метра от приземного слоя АГФУ), получены потенциальные зоны дрейфа воспламеняющейся части облаков ТВС, с учетом разных направлений ветра. Установлено, что соприкосновение воспламеняющейся части облака ТВС в результате рассматриваемого струйного выброса с поверхностью печи возможно с учетом ра-

ционального размещения наружной площадки при западном направлении ветра. Следовательно, рациональное размещение наружной площадки в 15 раз уменьшит количество дней в году, при которых возможно возникновение аварийной ситуации, а также снизит вероятные зоны разрушения, т.к. снижается значение объема воспламеняющейся части облака TBC.

На рисунке 9 приведены результаты исследования формирования воспламеняющейся части облака TBC на территории наружной площадки АГФУ, при наиболее повторяемом направлении и преобладающей скорости ветра. Предварительная ориентация наружной площадки

Струйный выброс

Струйный выброс Рассеивание облака TBC

б

а - поле взрывоопасной зоны облака TBC, на отметке h=2 м (tBb,6P=70 с); б - график изменения объема воспламеняющейся части облака TBC Рисунок 9 - Формирование воспламеняющейся части облака TBC на территории наружной площадки АГФУ, при наиболее повторяемом направлении атмосферных потоков и преобладающей скорости ветра (массовая скорость выброса 6 кг/с, nvcif^lS кг)

Необходимо отметить, что профили концентрации при всех скоростях и направлениях ветра, для которых проводились численные эксперименты, существенно отличаются от нормального распределения, это подтверждает неадекватность использования моделей Гаусса для прогноза распространения газообразных веществ на застроенной промышленной площадке.

Согласно РД 03-409-01 или ПБ 09-540-03 и на основании значении объема воспламеняющейся части выполнены расчеты приближенной оценки различных параметров воздушных ударных волн и вероятная степень повреждения зданий на АГФУ при авариях сопровождающие взрывами облаков TBC.

На рисунке 10 приведены скорректированные вероятные зоны воздействия поражающих факторов при взрыве облака TBC, для его максимального значения воспламеняемого объема при предварительной и рациональной ориентации наружной площадки АГФУ.

—---по предлагаемой методике, для рациональной ориентации наружной площадки

• • - ■ - по предлагаемой методике, для первоначальной ориентации наружной площадки

Рисунок 10— Максимальные области полных разрушений в результате воспламенения облака TBC, образованного при наиболее повторяемом направлении и преобладающей скорости атмосферных потоков (направление выброса северное, массовая скорость выброса б кг/с, твы6р=418 кг)

В результате определения рационального расположения площадки АГФУ минимизированы последствия от взрывов дрейфующего облака TBC, при наиболее повторяемом направлении и преобладающей скорости атмосферных потоков, а также выполнена корректировка расчета площади вероятных зон разрушения, изложенного в ПБ 09-540-03.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Сформулирована и решена задача прогнозирования движения атмосферных потоков, образования и рассеивания облаков TBC на промышленном объекте с использованием системы трехмерного параметрического моделирования, конечно-объемного метода решения уравнений гидродинамики и прямоугольной адаптивной сетки с локальным измельчением.

2 Разработана методика прогнозирования образования и рассеивания облаков TBC на промышленных объектах, учитывающая рельеф местности, реальную застройку объекта, направление атмосферных потоков, изменение скорости ветра по высотам, состояние атмосферы и параметров образования облаков TBC, как этого требует анализ риска объектов нефтеперерабатывающей промышленности.

3 При анализе результатов численных решений задач струйного выброса с решениями полуэмпирических методов установлено, что погрешность вычислений не превышает 12%, а сравнение численных решений классических задач обтекания тел в действительности согласуются с экспериментальными исследованиями, описанными М. Ван-Дайком. Это позволило применить стандартную к-Е модель турбулентности для исследования процессов протекания аварий на промышленных объектах, вызванных образованием облаков TBC.

4 Анализ результатов моделирования движения атмосферных потоков, образования и рассеивания облаков TBC на промышленных объектах были введены объемные (поверхностные) коэффициенты зоны застоя промышленного объекта. Установлено, что минимизировать скопления опасных веществ на территории промышленного объекта в результате их выброса можно, если объект размещать по правилу: меньшему значению коэффициента зоны застоя должно соответствовать направление ветра с большей частотой повторяемости. Показано, что переориентация наружной площадки АГФУ по данному правилу в 15 раз

уменьшит количество дней в году, при которых образуются максимальные зоны застоя для преобладающего направления атмосферных потоков.

5 В ходе проведения численных экспериментов по распространению облаков TBC, образованных в результате мгновенных выбросов, разработан алгоритм оптимального размещения газоанализаторов на территории промышленного объекта. Показано, что для обнаружения проектных аварий нет необходимости выполнения полного покрытия газоанализаторами всей территории промышленного объекта. На примере АГФУ показана возможность снижения количества газоанализаторов с 28 до 3, для обнаружения трех проектных аварий. При этом газоанализатор способен зафиксировать две из трех возможных аварий в течение 15 с после их возникновения.

6 Численные эксперименты по образованию и рассеиванию облаков TBC, образующихся в результате струйного выброса из колонного аппарата, позволили получить зависимости изменения объема воспламеняющейся части облаков TBC с момента их выброса и определены потенциальные зоны дрейфа воспламеняющейся части облаков TBC. Полученные результаты позволили уточнить методику расчета площади вероятных зон разрушения, изложенную в ПБ 09-540-03.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ опубликовано в 15 научных трудах, из которых 1-5 включены в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации в соответствии с требованиями ВАК Минобразования и науки РФ.

1 Солодовников A.B. Использование твердотельного параметрического моделирования на службе отечественных проектировщиков объектов нефтеперерабатывающих предприятий Л Нефтегазовое дело. - 2006. — http://www.ogbus.ru/ authors/Solodovnikov/Solodovnikov_l.pdf - 9 с.

2 Солодовников A.B. Анализ состояния топливно-энергетического комплекса // Нефтегазовое дело. - 2006. -. http://www.ogbus.ru/authors/Solodovnikov/ Solodovnikov_2.pdf- 7 с.

3 Солодовников A.B., Тляшева Р.Р. Методы прогнозирования аварийных ситуаций с образованием облаков топливовоздушных смесей на предприятиях нефтепереработки // Нефтегазовое дело. — 2006. — http://www.ogbus.ru/authors/ Tlyasheva/ Tlyasheva _l.pdf - 7 с.

4 Солодовников A.B., Тляшева P.P. Проектирование элементов оборудования опасных производственных объектов (предприятий нефтегазового комплекса) с использованием Solidworks // Нефтегазовое дело. - 2006. -http://www.ogbus.ru/authors/Solodovnikov/Solodovnikov_3.pdf - 64 с.

5 Солодовников A.B., Тляшева P.P. Прогнозирование вероятных зон застоя на наружной установке нефтеперерабатывающего предприятия// Нефтегазовое дело. — 2006. - http://www.ogbus.ru/authors/Tlyasheva/ Tlyasheva _2.pdf - 14 с.

6 Солодовников A.B., Тляшева P.P. Моделирование рассеивания газообразных веществ // Мировое сообщество: проблемы и пути решения: сб. науч. ст. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005. - №17. - С. 52-54.

7 Солодовников A.B., Тляшева P.P. Анализ методов определения последствий аварийных ситуаций, связанных с образованием пожаровзрывоопасных облаков парогазовоздушных смесей на предприятиях нефтепереработки// Мировое сообщество: проблемы и пути решения: сб. науч. ст. — Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005. -№18.-С. 70-73.

8 Солодовников A.B., Мухамадиев A.A. Имитационное моделирование как средство автоматизации инженерной деятельности// Мировое сообщество: проблемы и пути решения: сб. науч. ст. — Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005. - №18. - С.74-77.

9 Солодовников A.B., Тляшева P.P. Использование современных информационных технологий в решении задач проектирования нефтеперерабатывающего и нефтехимического оборудования, CALS технологии// Проблемы совершенствования дополнительного профессионального и социогуманитарного образования специалистов топливно-энергетического комплекса: материалы II Межотраслевой науч.-практ. конф. сб. науч. тр. - Уфа: Монография, 2005. - С. 342-343.

10 Солодовников A.B., Тляшева P.P. Моделирование формирования и распространения взрывного газового облака с применением CFD-технологий// Интенсификации тепломассообменных процессов, промышленная безопасность и экология: материалы Всерос. студенческой науч.-техн. конф. — Казань, 2005. — С. 260.

11 Солодовников A.B., Тляшева P.P. Математическое моделирование развития аварийных процессов// Проблемы строительного комплекса России: материалы IX Междунар. науч.-техн. конф. - Уфа, 2005. — С. 112.

12 Солодовников A.B., Тляшева P.P. Основные опасности предприятий нефтепереработки.// Проблемы строительного комплекса России: материалы IX Междунар. науч.-техн. конф. — Уфа, 2005. — С. 114.

13 Солодовников A.B., Тляшева P.P. Модели аварийных выбросов на промышленных объектах// Интеграция науки и высшего образования в области био-и органической химии и механики многофазных систем: материалы III Всероссийской науч. интернет - конф. - Уфа: УГНТУ, 2005. - С. 83-84.

14 Солодовников A.B., Тляшева P.P. Применение численных методов для обеспечения безопасности нефтеперерабатывающих предприятий //Мавлютовские чтения: материалы Рос. науч.-техн. конф. - Уфа, 2006. - Т.5. - С. 93-95.

15 Солодовников A.B., Тляшева P.P. Исследование формирования взрывоопасных облаков на опасных производственных объектах с использованием программного комплекса FlowVision //Мировое сообщество: проблемы и пути решения: сб. науч. ст. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006. -№19. - С. 72-77.

Подписано в печать 07.11.06. Бумага офсетная. Формат 60x84 1/6. Гарнитура Тайме. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1. Тираж 90. Заказ 232. Типография Уфимского нефтяного государственного технического университета. Адр^типографии: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1

Введение

Глава 1 Техногенные аварии в нефтеперерабатывающей отрасли

1.1 Состояние нефтеперерабатывающей промышленности в России

1.2 Основные опасности нефтеперерабатывающих предприятий

1.3 Классификация и характеристики взрывопожароопасных веществ, обращаемых на нефтеперерабатывающих предприятиях

1.4 Аварии с выбросом взрывопожароопасного вещества

1.5 Статистическая информация по техногенным авариям на нефтеперерабатывающих предприятиях 24 Выводы по первой главе

Глава 2 Методы определения аварийной загазованности на объектах нефтеперерабатывающей промышленности

2.1 Методы прогнозирования застойных зон

2.2 Методы моделирования образования и распространения облаков топливовоздушных смесей

2.3 Прогнозирование образования и рассеивания облаков топливовоздушных смесей 43 Выводы по второй главе

Глава 3 Моделирование образования и рассеивания облаков топливовоздушной смеси

3.1 Математическая модель расчета застойных зон и образования облаков топливовоздушной смеси

3.2 Обобщенный алгоритм моделирования

3.3 Адекватность математической модели

3.4 Расчет вероятных зон застоя на промышленных объектах

3.5 Определение последствий аварийных взрывов дрейфующих облаков топливовоздушных смесей 89 Выводы по третьей главе

Глава 4 Прогнозирование обстановки и оценка вероятных зон разрушения на абсорбционно-газофракционирующей установке нефтеперерабатывающего предприятия

4.1 Описание объекта исследования

4.2 Прогнозирование движения атмосферных потоков при возможных авариях на абсорбционно-газофракционирующей установке

4.3 Определение рациональной ориентации наружной площадки абсорбционно-газофракционирующей установки 109 4.4. Моделирование распространения облака TBC по территории абсорбционно-газофракционирующей установки

4.5 Оценка эффективности установки датчиков газоанализаторов

4.6 Оценка зон разрушения в результате частичной разгерметизации бутановой колонны на абсорбционно-газофракционирующей установке 126 Выводы по четвертой главе 131 Общие выводы 132 Список используемых источников 134 ПРИЛОЖЕНИЯ

Современные проблемы промышленной безопасности связанны обострением противоречия между потребностями человека и возможностями окружающей среды по их удовлетворению. Сегодня темпы и масштабы антропогенного воздействия превышают адаптационные возможности биосферы, в частности аварийные ситуации на опасных производственных объектах столь велики, что не могут быть нейтрализованы природой, а ущерб от возможных аварий может быть выше финансовых возможностей предприятий [1, 2, 3, 8,10, 19, 20, 28, 97].

В настоящее время нефтеперерабатывающие предприятия являются одним из главных источников напряженной экологической обстановки [1, 20]. Это связано с выбросами чрезвычайно вредных веществ и экстремальными ситуациями, к которым относятся аварии, взрывы и пожары. По сообщению Министра РФ по чрезвычайным ситуациям, в России ныне имеется 9279 объектов химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, что на 18,5% больше, чем в 2004 году [2, 102].

Развитие и интенсификация нефтеперерабатывающей промышленности, высокая энергонасыщенность предприятий сопровождается ростом количества аварийных ситуаций и масштабов пагубных последствий, связанных с неконтролируемыми выбросами взрывоопасных веществ, поэтому увеличивается ущерб, наносимый со стороны соответствующих предприятий, населению и природной среде. [1, 2, 19, 20, 29]. Достаточно назвать аварии [8, 14, 15] 28 июля 1948 г. в Людвигсхафене (Германия), 4 декабря 1966 г. в Фейзене (Франция), 1 июня 1974 г. в Фликсборо (Великобритания), 19 ноября 1984 г. в пригороде г. Сан-Хуан-Иксуатепек (Мехико), 23 декабря 1996 г. в Самаре на Куйбышевском НПЗ, 10 апреля 1999 г. на ОАО «Нижнекамскнефтехим», 4 января 2002 г. на установке риформинга ЛЧ 3511/1000 ОАО «Московский НПЗ». Это означает, что повышение пожаровзрывобезопасности нефтеперерабатывающих предприятий является составной частью обеспечения защищенности населения от угроз техногенного и экологического характера.

Одним из основных направлений повышения пожаровзрывобезопасности нефтеперерабатывающих предприятий является моделирование развития аварийных ситуаций для прогнозирования зон загазованности и, соответственно, пожаров и взрывов.

Исследованиям в области моделирования аварийных ситуаций, связанных с выбросом взрывопожароопасных веществ, посвящены работы отечественных и зарубежных авторов: A.A. Абросимова, М.В. Бесчастнова, П.Г. Белова, Б.Е. Гельдфана, М.Ю. Доломатова, A.C. Едигарова, М.И. Каца,

A.M. Козлитина, В.А. Котляревского, И.Р. Кузеева, В.И.Ларионова, М.В. Лисанова, В. Маршала, И.А. Махутова, Г.Е. Одишарии, Б.Е.Прусенко,

B.C. Сафонова, А.Г.Чирковой, М.Х. Хусниярова, Д.Векетвелдта, К. Ван Вингердена и О.Р. Хансена (Норвегия), А.О. Холдо (Хартфордский университет), Р.Ф. Линдена (Кембриджский университет), С. Патанкара (США) и ряда других крупных специалистов (преимущественно в области промышленной безопасности).

Актуальность темы исследования.

Существующие подходы прогнозирования ожидаемой и возможной аварийной загазованности на промышленной территории предприятий и оценка последствий аварийных взрывов облаков топливовоздушной смеси (TBC) в результате аварийного истечения или мгновенного выброса, такие как расчет концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе (ОНД-86), расчет размеров зон распространения облака горючих газов при аварии (ГОСТ 12.3.047-98), оценка последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей (РД 03-409-01), общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств (ПБ 09-540-03) [50], не позволяют учитывать структуру атмосферных потоков и определить объем воспламеняемой части облака TBC с учетом сложных препятствий (технических сооружений, рельефа местности и т.д.). Для достижения 5 согласованности расчетов по этим методикам требуется постоянно их уточнять путем введения в них новых поправочных коэффициентов. Естественно, что учесть все многообразие атмосферных течений с помощью поправочных коэффициентов невозможно.

В связи с этим особую актуальность приобретает создание методики прогнозирования образования и рассеивания облаков TBC, учитывающей рельеф местности, реальную застройку объекта, направление атмосферных потоков, изменение скорости ветра по высотам, состояние атмосферы, параметры истечения взрывопожароопасного вещества, ориентацию и месторасположение источника разгерметизации, как этого требует анализ риска объектов нефтеперерабатывающей промышленности [1, 20].

Основное направление работы заключается в решении задач прогнозирования образования и рассеивания облаков TBC, имеющих существенное значение при повышении взрывопожаробезопасности нефтеперерабатывающих предприятий, что является важнейшей составной частью обеспечения защищенности населения от угроз техногенного и экологического характера.

Цель работы: повышение пожаровзрывобезопасности нефтеперерабатывающих предприятий путем рационального размещения оборудования и оптимального расположения газоанализаторов на их территории, на основе моделирования образования и рассеивания облаков TBC, с применением численных методов расчета.

Задачи исследований:

1 Анализ статистической информации по техногенным авариям на нефтеперерабатывающих предприятиях.

2 Разработка методики прогнозирования образования и рассеивания облаков TBC с использованием численных методов расчета.

3 Оценка адекватности математической модели для решения задач прогнозирования зон загазованности.

4 Апробирование методики прогнозирования образования и рассеивания облаков TBC для типовой планировки установки нефтеперерабатывающего предприятия.

Научная новизна.

1 Сформулирована и решена задача прогнозирования движения атмосферных потоков, образования и рассеивания облаков TBC на промышленных объектах, с использованием системы трехмерного параметрического моделирования и метода конечных объемов.

2 Разработан алгоритм рационального размещения промышленного объекта, позволяющий минимизировать скопления опасных веществ на его территории в результате их выброса. Для этого введены объемные (поверхностные) коэффициенты зоны застоя промышленного объекта. В качестве объемных коэффициентов зоны застоя понимается отношение значения объема зон застоя в рабочей зоне к разнице общего объема рабочей зоны и объема оборудования, зданий и сооружений, находящихся в ней для заданного направления ветра.

3 Предложен алгоритм оптимального размещения газоанализаторов на территории промышленного объекта. Параметрами оптимизации являются количество газоанализаторов и время обнаружения заданного уровня от нижнего концентрационного предела воспламенения TBC.

Практическая ценность. Разработана методика прогнозирования образования и рассеивания облаков TBC на промышленных объектах, учитывающая рельеф местности, реальную застройку объекта, направления атмосферных потоков, изменения скорости ветра по высотам, состояние атмосферы и параметры образования облаков TBC.

Результаты диссертационной работы используются в обучении студентов УГНТУ, повышении квалификации инженерно-технического персонала на ОАО «Газ-сервис», в проектной работе ООО «ОЙО-Гео Импульс Интернэшнл», и при размещении газоанализаторов в котельной ООО «ТАНТАЛ».

Методы исследований. В основу теоретических исследований были положены методы и концепции теории вероятности, математической 7 статистики, теории подобия и декомпозиции развития возможных аварийных ситуаций.

Поставленные задачи решались с использованием системы трехмерного параметрического моделирования SolidWorks и метода конечных объемов. Обработка и анализ полученных результатов выполнено на компьютере с использованием программ Microsoft Office Excel и Maple.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 15 печатных работах, в том числе 5 статей в периодических научных и научно-технических изданиях из перечня ВАК РФ, 4 статьи и 6 тезисов опубликованы в международных и межвузовских сборниках научных трудов, в том числе:

- на Российской научно-практической конференции "Мавлютовские чтения" (г. Уфа, 2006);

- на VIII конференции SolidWorks Russia (г. Москва, 2006);

- на IX международной научно-технической конференции (г. Уфа, 2005);

- на третьей всероссийской научной ИНТЕРНЕТ-конференции «Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и механики многофазных систем» (г. Уфа, 2005);

- на всероссийской студенческой научно-технической конференции «Интенсификации тепло-массообменных процессов, промышленная безопасность и экология» (г. Казань, 2005).

Общие выводы

1 Сформулирована и решена задача прогнозирования движения атмосферных потоков, образования и рассеивания облаков TBC на промышленном объекте с использованием системы трехмерного параметрического моделирования и метода конечных объемов.

2 Разработана методика прогнозирования образования и рассеивания облаков TBC на промышленных объектах, учитывающая рельеф местности, реальную застройку объекта, направление атмосферных потоков, изменение скорости ветра по высотам, состояние атмосферы и параметров образования облаков TBC, как этого требует анализ риска объектов нефтеперерабатывающей промышленности.

3 При анализе результатов численных решений задач струйного выброса с решениями полуэмпирических методов установлено, что погрешность вычислений не превышает 12%, а сравнение численных решений классических задач обтекания тел в действительности согласуются с экспериментальными исследованиями, описанными М. Ван-Дайком. Это позволило применить стандартную k-е . модель турбулентности для исследования процессов протекания аварий на промышленных объектах, вызванных образованием облаков TBC.

4 Анализ результатов моделирования движения атмосферных потоков, образования и рассеивания облаков TBC на промышленных объектах были введены объемные (поверхностные) коэффициенты зоны застоя промышленного объекта. Установлено, что минимизировать скопления опасных веществ на территории промышленного объекта в результате их выброса можно, если объект размещать по правилу: меньшему значению коэффициента зоны застоя должно соответствовать направление ветра с большей частотой повторяемости. Показано, что переориентация наружной площадки АГФУ по данному правилу в 15 раз уменьшит количество дней в году, при которых образуются максимальные зоны застоя для преобладающего направления атмосферных потоков.

5 В ходе проведения численных экспериментов по распространению облаков TBC, образованных в результате мгновенных выбросов, разработан алгоритм оптимального размещения газоанализаторов на территории промышленного объекта. Показано, что для обнаружения проектных аварий нет необходимости выполнения полного покрытия газоанализаторами всей территории промышленного объекта. На примере АГФУ показана возможность снижения количества газоанализаторов с 28 до 3, для обнаружения трех проектных аварий. При этом газоанализатор способен зафиксировать две из трех возможных аварий в течение 15 с после их возникновения.

6 Численные эксперименты по образованию и рассеиванию облаков TBC, образующихся в результате струйного выброса из колонного аппарата, позволили получить зависимости изменения объема воспламеняющей части облаков TBC с момента их выброса и определены потенциальные зоны дрейфа воспламеняющей части облаков TBC. Полученные результаты позволили уточнить методику расчета площади вероятных зон разрушения, изложенную в ПБ 09-540-03.

1. Белов П.Г. Моделирование опасных процессов в техносфере. Киев.; Издательство "КМУ ГА", 1999. 124 с.

2. Bjerketvedt, D., Bakke, J.R. and Van Wingerden, K. (1997) Gas explosion handbook, J. Haz. Mat., Vol. 52, no. 1, pp. 1-150

3. Взрывные явления. Оценка и последствия: В 2-х кн. Кн. 1. Пер. С англ./Бейкер У., Кокс П., Уэстайн П. и др. Под ред. Я.Б. Зельдовича, Б.Е. Гельфанда. -М.: Мир, 1986.-319 с.

4. Маршалл В. Основные опасности химических производств: Пер. с англ.// Под ред. Б. Б. Чайванова, А. Н. Черноплекова. М.: Мир, 1989. 672 с.

5. Защита атмосферы от промышленных загрязнений Справочник. Изд.: В 2-х ч. 4.2 Пер с английского. /Под редакцией Калверта С., Инглунда Г.М. М.: Металлургия, 1988.-712 с.

6. Бесчастнов М.В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение. М.; Химия, 1991.-432 с.

7. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Учебное пособие. Книга 6. /Под редакцией.: В.А. Котляревского, М.; Изд-во АСВ, 2003.-408 с.

8. Бесчастнов М.В., Соколов В.М., Кац М.И. Аварии в химических производствах и меры их предупреждения. М.: Химия, 1976. 368 с.

9. Бесчастнов М.В., Соколов В.М. Предупреждение аварий в химических производствах. М.: Химия, 1979. 392 с.

10. Водяник В.И. Взрывозащита технологического оборудования. М.: Химия, 1991.-256 с.

11. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Учебное пособие. Книга 3. /Под редакцией.: В.А. Котляревского и A.B. Забегаева, М.; Изд-во АСВ, 1998.-416 с.

12. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Учебное пособие. Книга 1. /Под редакцией.: В.А. Котляревского и A.B. Забегаева, М.; Изд-во АСВ, 1995. 320 с.

13. Козлитин A.M. Развитие теории и методов оценки рисков для обеспечения промышленной безопасности объектов нефтегазового комплекса Диссертация на соискание ученной степени доктора технических наук. М.: ВНИИГаз, 2001. 378 с.

14. Экология переработки углеводородных систем: Учебник/ Под ред. д-ра хим.наук, проф. М.Ю. Доломатова, д-ра техн.наук, проф. Э.Г.Теляшева.- М.Химия, 2002. 608 с.

15. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах промышленных предприятий (ОНД-86).- JI.: Гидрометиоиздат, 1987. 92 с.

16. Методика расчета распространения аварийных выбросов основанная на модели рассеивания тяжелого газа //Безопасность труда в промышленности 2004. №9 - С. 38-42.

17. ГОСТ 12.3.047-98 Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля. Введ. 01.01.2001. - М., 2001.-92 с.

18. РД 03-409-01 Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей. Утверждена постановлением Госгортехнадзора России от 26.06.01 N2525 http://www.mchs.gov.ru/ Статистика чрезвычайных ситуаций в Российской Федерации за 2005 г.

19. Солодовников A.B. Анализ состояния топливно-энергетического комплекса // Нефтегазовое дело, http://www.ogbus.ru/authors /Solodovnikov/Solodovnikov2.pdf 7 с.

20. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для студентов/ C.B. Белов, В.А. Девисилов, А.Ф. Козьяков и др. Под общ.ред. С.В.Белова М.: Высшая школа НМЦ СПО. 2000. - 343 с.

21. Кац М.И. Охрана труда на предприятиях химической промышленности. М.: "Высшая школа", 1969. 240 с.

22. Сафонов B.C., Одишария Г.Е., Швыряев A.A. Теория и практика анализа риска в газовой промышленности. М., 1998. 208 с.

23. B.C. Богданов, В.А. Буренин, Д.В.Токарев, Р.Г. Фахрисламов Применение метода "Деревьев событий" при составлении деклорацийпромышленной безопасности для нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий //Нефтегазовое дело 2003 т.1 С. 326-332.

24. Пожарная безопасность. Взрывобезопасность. Справ. Изд./А.Н. Баратов, Е.И. Иванов, А.Я. Корольченко и др. М.: Химия, 1987. - 272 с.

25. Я.Я. Щербина Основы противопожарной техники. Киев.: Изд-во "БУД1ВЕЛЬНИК", 1968. 158 с.

26. Кац М.И., Билинкис Л.И., Медведева B.C. Техника безопасности и противопожарная техника в химической промышленности. М.: Химия, 1968. -272 с.

27. Емельянов В.М., Коханов В.Н., Некрасов П.А. Защита населения и территории в чрезвычайных ситуациях: Учебное пособие для высшей школы/ Под ред. В.В.Таррасова 2-е изд. - М.: Академический Проспект: Трикста, 2004.-480 с.

28. ГОСТ 12.1.004-96 Пожарная безопасность. Общие требования.

29. Пожарная безопасность. Взрывобезопасность. Справ. Изд./А.Н. Баратов, Е.И. Иванов, А.Я. Корольченко и др. М.: Химия, 1987 - 272 с.

30. Мартынюк В.Ф., Прусенко Б.Е. Защита среды в чрезвычайных ситуациях: Учебное пособие для вузов. М.: ФГУП Изд-во "Нефть и газ" РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина, 2003 - 336 с.

31. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля. ГОСТ 12.3.047-98. Введ. 01.01.2001. - М., 2001.-92 с.

32. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов: РД 03-418-01. -введ.01.10.2001. -М., 2001.-25 с.

33. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для студентов/ C.B. Белов, В.А. Девисилов, А.Ф. Козьяков и др. Под общ.ред. С.В.Белова М.: Высшая школа НМЦ СПО. 2000. - 343 с.

34. Доклад начальника Федерального горного и промышленного надзора России Кульечева В.А. «О состоянии промышленной безопасности опасных производственных объектов, рационального использования и охраны недр Российской Федерации в 2003 году» правительству РФ

35. Дулясова М.В., Тарасова JT.H. Анализ причин возникновения производственного травматизма на предприятии химической отрасли комплекса // Нефтегазовое дело, 2005 http://www.ogbus.ru/authors/ Dulyasova/Dulyasoval .pdf 14 с.

36. Хуснияров М.Х. Разработка и применение методов анализа риска эксплуатации оборудования технологических установок нефтепереработки. Дисс. доктора тех. наук Уфа: УГНТУ, 2001

37. Алиев М.Г., Сидорин В.П., Бесхлебнова Л.П Техника безопасности при эксплуатации комбинированных крупнотоннажных установок переработки нефти: Учебное пособие для рабочего образования. М.: Химия, 1986. - 144 с.

38. Козлитин A.M., Попов А.И. Методы экономической оценки промышленной и экологической безопасности высокорисковых объектов техносферы. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2000. 216 с.

39. Аварии и катастрофы техногенного характера как источник экологической безопасности/ B.C. Страхорский и др. // Экология промышленного производства. 1993 №2. С.11-20.

40. Государственный доклад о состоянии защиты населения и территории РФ от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера// Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. 1998. Вып.9. С.3-218.

41. Сравнение моделей распространения загрязнений в атмосфере И.В. Белов, М.С.Беспалов, Л.В.Клочкова, Н.К.Павлова, Д.В. Сузан, В.Ф. Тишкин// Математическое моделирование том 11 №8 1999 С.52-64.

42. ПБ 09-540-03 Общие правила взрывобезопасности для взрывопожарных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. Зарегистрирована в Минюсте РФ 15 мая 2003 г. N 4537

43. Методика оценки последствий аварийных выбросов опасных веществ «Токси». М.: ФГУП "НТЦ "Промышленная безопасность", 2005 - 67 с

44. Система моделирования движения жидкости и газа. Руководство пользователя FlowVision . М. 2005. - 305 с.

45. Солодовников A.B., Тляшева P.P. Применение численных методов для обеспечения безопасности нефтеперерабатывающих предприятий // Российская научно-техническая конференция "Мавлютовские чтения" том 5 Уфа, 2006. - С. 93-95.

46. Тляшева P.P., Солодовников A.B. Моделирование рассеивания газообразных веществ. Мировое сообщество: проблемы и пути решения: Сб. науч. ст. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005. -№17. - С. 52-54.

47. Тляшева P.P., Солодовников A.B. Методы прогнозирования аварийных ситуаций с образованием облаков топливовоздушных смесей на предприятиях нефтепереработки // Нефтегазовое дело, 2006. http://www.ogbus.ru/authors/Tlyasheva/Tlyasheval.pdf- 7 с.

48. Шубин B.C. Прикладная надежность химического оборудования: Учебное пособие. Калуга: Издательство Бочкаревой, 2002. - 296 с.

49. Колотыркин Я.М. Металл и коррозия. М.: Металлургия, 1985. 85 с.

50. ГОСТ 9.908-85 Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы. Методы определения коррозии и коррозионной стойкости. М.: Изд-во стандартов. 1985. -11 с.

51. Литвак Б.Г. Экспертная информация: методы получения и анализа. -М.: Радио и связь, 1982. 184 с.

52. Солодовников А.В. Использование твердотельного параметрического моделирования на службе отечественных проектировщиков объектов нефтеперерабатывающих предприятий // Нефтегазовое дело, 2006 http://www.ogbus.ru/authors/Solodovnikov/Solodovnikovl.pdf- 9 с.

53. Зибаров А.В., Могильников Н.В. Применение пакета GAS DYNAMICS TOOL для численного моделирования нестационарных процессов в многокомпонентной системе газов. // Сб. Прикладные задачи газодинамики и механики -Тула, ТулГУ, 1996. С. 32-56.

54. Графические модели процессов переработки нефти и газа. Под. ред. Ю.М. Абызгильдина. - М.: «Химия», 2001. - 136 с.

55. Тляшева P.P., Солодовников А.В. Прогнозирование вероятных зон застоя на наружной установке нефтеперерабатывающего предприятия// Нефтегазовое дело, 2006. http://www.ogbus.ru/authors/Tlyasheva/Tlyasheva 2.pdf 14 с.

56. ASHRAE Handbook. Fundamentals. SI Edition. 1997.

57. Саймиу Э., Сканлон Р. Воздействие ветра на здания и сооружения. М., 1984.

58. Экология: Учебник / Потапов А.Д. 2-е изд., испр. и доп. - М.: Высшая школа, 2004. - 528 с.

59. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Теоретическая физика: Учебное пособие. В 10 т. T.IV. Гидродинамика. М.: Наука, 1986. 210 с.

60. Лояцкий Л.Г. Механика жидкости и газа М.: Наука 1970 709 с.

61. Альбом течений жидкости и газа: пер. с англ./Сост. М. Ван-Дайк -М.: Мир, 1986.-184 с.

62. Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. М.: Физматлит, 1994. 342 с.

63. Ю.А.Табунщиков, Н.В. Шилкин Аэродинамика высотных зданий // АВОК 2004.-№8-С. 14-22

64. Федеральный закон "О промышленной безопасности опасных производственных объектов". М.: Государственное предприятие НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России, 2000 г.

65. Щетинков Е.С. Физика горения газов. М.: Наука, 1965. - 739 с.

66. Семенов H.H. Цепные реакции, Л.: Госхимиздат, 1934. 555 с.

67. Методика оценки последствий аварийных взрывов топливовоздушных смесей// Сборник методик №1/ В.И. Сидоров, A.A. Агапов, Б.Е. Гельфанд, Ю.А. Дадонов, М.В. Лисанов, В.Ф. Мартынюк, A.C.

68. Печеркин, С.И. Сумской, A.A. Шаталов. М.: Госгортехнадзор Р.Ф., НТЦ "Промышленная безопасность", 1999.- 28 с.

69. Методики оценки последствий промышленных аварий и катастроф. Возможности и перспективы/ В.Ф. Мартынюк, Б.Е. Гельфанд, И.В. Бабайцев, B.C. Сафонов //Безопасность труда в промышленности 1994. №8 - С. 9-19.

70. Экспресс-методика прогнозирования последствий взрывных явлений на промышленных объектах. М.: ВНИИ ГОЧС, 1994.- С. 3-8.

71. Сертификация системы моделирования движения жидкости и газа FlowVision. А.А.Аксенов, В.В.Шмелев, М.Л.Смирнова (ТЕСИС), В.В.Банкрутенко, И.В.Нетронин, А.В.Будников, С.А.Рогожкин (ФГУП "ОКБМ" ), журнал "САПР и графика" N4, 2006 г.

72. Методика оценки последствий аварийных взрывов топливовоздушных смесей/ Отчет о НИР "Разработка комплекса методик по оценке опасности промышленных объектов". Приложение 1. М.: НТЦ "Промышленная безопасность", 1996. 19 с.

73. Saunders С. J., Ivings M. J. Natural ventilation of offshore modules / Research report № 402. HSE, 2005.

74. С. ПАТАНКАР Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. -М.: Энергоатомиздат, 1984 124 с.

75. Г.Шлихтинг Теория пограничного слоя, Наука, М., 1974-485 с.

76. Калиткин H.H. Численные методы. — М.: Наука, 1978. — 512 с.

77. Кочин Н.Е. Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика. Часть вторая. Издание третье. — М. и Л.: ОГИЗ Гос. издат. технико-теоретической литературы, 1948. — 612 с.

78. Кондранин Т.В., Ткаченко Б.К., Березникова М.В., Евдокимов A.B., Зуев А.П. Применение пакетов прикладных программ при изучении курсов механики жидкости и газа: Учебное пособие — М.: МФТИ, 2005. — 104 с.

79. Бреховских Л.М., Гончаров В.В. Введение в механику сплошных сред. — М.: Наука. 1982. — 335 с.

80. Кудинов П.И. Повышение эффективности алгоритмов расчета течений несжимаемой жидкости на основе уравнений Навье-Стокса//Предшпровський науковий вюник. Предншровськ. 1997. - № 24 (35). - С.17.

81. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Защита населения и территорий от ЧС природного и техногенного характера / Под общ. ред. С.К. Шойгу. — М.: МГФ «Знание», 1999.- 368 с.

82. Lewis P. J. Prog. Energy Comb. Sc.: Vol. 6, pp. 121-126, 1980.

83. M. P. Sherman, M. Berman, Nuclear technology, Vol. 81, pp. 63-77,1988.

84. H. Giesbrecht et al., Ger. Chem. Eng., V. 4, part 1-2, pp. 305-325.

85. Выступление В. Путина на встрече с министрами энергетики стран "Группы восьми" от 16 марта 2006 года Москва, Кремль http://civilg8.ru/g8russia/publication/4869.php.

86. Годовой отчет о деятельности федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2005 году. — М.: ОАО «НТЦ «Промышленная безопасность», 2006. 510 с.

87. Мухамадиев A.A., Солодовников A.B. Имитационное моделирование как средство автоматизации инженерной деятельности. Мировое сообщество: проблемы и пути решения: Сб. науч. ст. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005. - № 18. -С.74-77.

88. Солодовников A.B., Тляшева P.P. Математическое моделирование развития аварийных процессов. Проблемы строительного комплекса России. Материалы IX международной научно-технической конференции. Уфа, 2005.-С. 112.

89. Солодовников A.B., Тляшева P.P. Основные опасности предприятий нефтепереработки. Проблемы строительного комплекса России. Материалы IX международной научно-технической конференции. Уфа, 2005.-С. 114.

90. Доклад В.Б.Христенко на заседании Правительства РФ О результатах работы Министерства промышленности и энергетики РФ в 2005 году и основных направлениях деятельности на 2006 2008 годы 1 июня 2006 http://www.minprom.gov.ru/appearance/report/18.

91. ГОСТ 12.1.044-84 ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.

92. Ларионов В.И. Обеспечение безопасности объектов нефтегазового комплекса на основе специализированных геоинформационных технологий Диссертация на соискание ученной степени доктора технических наук. Уфа.: ГУП "ИПТЭР", 2004. 274 с.

93. Безопасность жизнедеятельности: Учебник/ Под ред.проф. Э.А.Арустамова. 9-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательско-торговая корпорация "Дашков и К", 2005. - 496 с.

94. Емельянов В.М., Коханов В.Н., Некрасов П.А. Защита населения и территории в чрезвычайных ситуациях: Учебное пособие для высшей школы/ Под ред. В.В. Таррасова 2-е изд. - М.: Академический Проспект: Трикста, 2004.-480 с.

95. Елохин А.Н., Бодриков О.В., Глебов В.Ю. Некоторые подходы к учету цепного развития чрезвычайных ситуаций техногенного характера // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. 1999. Вып.7. С. 63-68.

96. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Учебное пособие. Книга 2. /Под редакцией.: В.А. Котляревского C.B. Еремин, В.М. Кожевников, М.; Изд-во АСВ, 1996 383 с.

97. Чиркова А.Г. Иерархическая система оценки безопасной эксплуатации оборудования для переработки нефти Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. http://www.ogbus.ru/authors/Chirkova/Chirkoval.pdf

98. Кулешов В.П., Орлов Г.Г., Сорокин Ю.Г. Охрана труда в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности: Учебник для вузов. М.: Химия, 1983 472 с.

99. Г.И. Шибаев, В.А. Гончарюк, В.Т. Полозков, М.В. Скорняков Основы техники безопасности и противопожарной техники М.: Изд-во Недра, 1967-228 с.

100. Van Wingerden, К., Bjorkhaug, M. and Bjerketvedt, D. (1997) Dispersion experiments in a 1:5 scale offshore module, IChemE Symp. Series, No. 141, pp. 79-87.

101. Strom, O. and Bakke, J.R. (1999) Gas detector location, GexCon AS.

102. Van Wingerden, K. (2000) Mitigation of gas explosions using water deluge, Process Safety Progress, Vol. 19, No. 3, pp. 173-178

103. Van Wingerden, K., Hansen, O.R. and Foisselon, P. (1999) Predicting blast overpressures caused by vapor cloud explosions in the vicinity of control rooms, Process Safety Progress, Vol. 19, No. 2, pp. 17-24

104. РД БТ 39-0147171-003-88 Требования к установке датчиков стационарных газосигнализаторов в производственных помещениях и на наружных площадках предприятий нефтяной и газовой промышленности

105. Ту-газ-86 Требования к установке сигнализаторов и газоанализаторов. Утверждена приказом Миннефтепрома СССР №419 от 30.04.86.

106. NORSOK Z-013, "Risk and emergency preparedness analysis", 2001.

107. Козлитин A.M., Яковлев Б.Н. Чрезвычайные ситуации техногенного характера. Прогнозирование и оценка. Детерминированные методы количественной оценки опасностей техносферы: Учебное пособие/ Под ред. А.И.Попова. Саратов: Сарат. гос. ун-т, 2000. 124 с.

108. Энциклопедия безопасности: строительство, промышленность, экология: в 3 т./В.А. Котляревский, В.И. Ларионов, С.П. Сущев. М.: Наука, 2005 - 688 с.