автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.04, диссертация на тему:Разработка системы аварийного реагирования для крупных газохимических комплексов

I ( ■ 5 .'-О V" -Г '¡V'"-- ./

*. р ' 1 « г -

„ ,. " ГУ-

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ГАЗПРОМ" ПРЕДПРИЯТИЕ "АСТРАХАНЬГАЗПРОМ"

УДК 614.8:622.279

ТЯГНЕНКО ВЛАДИМИР АЛЕКСЕЕВИЧ

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВАРИЙНА« РЕАГИРОВАНИЯ ДЛЯ КРУПНЫХ ГАЗОХИМИЧЕЙР^ШОМПЛЕКСОВ

(на примере Астраханского ГК'М)

05.26.04 - Промышленная безопасность

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научные руководители

доктор технических наук П.В. Куцын

кандидат технических наук Г.Л. Гендель

Астрахань, 1999 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 4

Глава 1 МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ПЕРСОНАЛА И НАСЕЛЕНИЯ ОТ ПОСЛЕДСТВИЙ

ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ. 10

1.1 Анализ опыта законодательного регулирования в области

промышленной безопасности 10

1.2. Организационные и технические решения в области обеспечения безопасности персонала и населения 22

1.3. Выводы по главе 35

Глава 2 АНАЛИЗ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ ВОЗМОЖНЫХ АВАРИЙ НА

АСТРАХАНСКОМ ГКМ 36

2.1. Общая характеристика Астраханского газового комплекса 36

2.2. Опасные вещества, источники и причины их возможных выбросов в атмосферу 42

2.3. Оценка вероятности возможных аварий 47

2.4. Прогнозирование последствий возможных аварий 49

2.5. Выводы по главе. 67

Глава 3 РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ СИСТЕМЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО МОНИТОРИНГА ВОЗМОЖНЫХ

АВАРИЙ 68

3.1 Общие принципы системы мониторинга 68

3.2. Методы и средства мониторинга 71

3.2.1. Автоматизация технологических процессов 71

3.2.2. Автоматизированный контроль воздушной среды 75

3.3. Информационные системы мониторинга 79 3 .4. Реализация результатов мониторинга 80 3.5. Разработка и внедрение системы производственного экологического мониторинга 83 3.6 Выводы по главе 92

Глава 4 ВНЕДРЕНИЕ СИСТЕМЫ АВАРИЙНОГО

РЕАГИРОВАНИЯ НА АСТРАХАНСКОМ ГКМ 93

4.1. Общая характеристика системы аварийного реагирования. 93

4.2. Стратегия централизованного аварийного реагирования 98

4.3. Защита персонала при возможных аварийных ситуациях 99

4.4. Защита населения при возможных аварийных ситуациях 103

4.5. Система оповещения о газовой опасности 113

4.6. Оценка эффективности внедрения системы аварийного реагирования на Астраханском ГКМ 116

4.7. Выводы по главе 119

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 120

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 122 ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. "Концепция обеспечения газовой безопасности на Астраханском газовом комплексе" 135

Приложение 2. "План совместных действий предприятия, организаций и местных административных органов по обеспечению газовой безопасности промышленно-производственного персонала и населения при возможных аварийных ситуациях на объектах предприятия "Астраханьгазпром". 165

ВВЕДЕНИЕ

Высокая токсичность сероводорода, усугубляемая биологической сум-мацией его вредного воздействия на человека и окружающую природную среду с другими токсикантами, а также пожаровзрывоопасность сероводо-родсодержащего природного сырья определяют повышенную опасность технологических процессов разработки сероводородсодержащих нефтяных и газовых месторождений для персонала, населения и окружающей природной среды.

По оценкам компетентных экспертных организаций США, совокупный ущерб от крупной аварии на сероводородсодержащих месторождениях нефти и газа может превысит 50 млн. долл. США [1,2].

Основными составляющими указанных ущербов могут являться вред, нанесенный здоровью и жизни промышленного персонала и населения, а также загрязнение окружающей природной среды и материальные потери.

Так, при разработке месторождения сероводородсодержащего газа Лак во Франции, имелось более 40 человеческих жертв. Аварийное фонтанирование скважины Лоджпол в Канадской провинции Альберта привело к

>>

опасному загрязнению окружающей среды на территории более 1000 км и создало угрозу здоровью отдельных групп населения (детей, женщин, лиц пожилого возраста и слабого здоровья) на удалении до 60 км [1,8].

При открытом нефтегазовом фонтане на одной из разведочных скважин Тенгизского нефтяного месторождения реальная опасность для весьма уязвимых экосистем Прикаспия наблюдалась на территории более 600 км2, при этом угроза опасного загрязнения атмосферы потребовала эвакуации людей из зоны, радиусом более 10 км.

Аварийный фонтан на скважине Карачаганакского нефтегазоконден-сатного месторождения привел к загрязнению поверхностного слоя почвы

серосодержащими жидкими углеводородами на территории более 30 га., а также загрязнению приповерхностных водонесущих горизонтов.

Неуправляемый выброс на скважине подземного хранилища сырья Астраханского ГКМ, где содержание сероводорода в пластовом флюиде достигает 25%, привел к групповому несчастному случаю. Подобные случаи безвозвратных потерь, а также нанесения ущерба здоровью персонала в результате поражения сероводородсодержащими выбросами происходили при разработке Оренбургского и ряда других месторождений.

Известны случаи взрывов топливовоздушных смесей, образующихся при выбросе пластовой продукции, аналогичных по последствиям взрыву сотен килограммов по тринитротолуоловому (ТНТ) эквиваленту [1,3].

В этих условиях обеспечение безопасности промышленного персонала и населения требует эффективного аварийного реагирования, основанного на системном анализе причин и условий формирования чрезвычайных ситуаций, достоверном прогнозировании их развития и последствий, а также включающего адекватные организационные и технические мероприятия [4-7].

К основным условиям практической эффективности подобных систем относят выбор рациональных организационно- технических решений в области промышленной безопасности, обеспечивающий их нормативную достаточность и максимальную эффективность ресурсных вложений на основе адекватной идентификации и количественных критериев техногенных рисков [4,6,14,19].

Существенным недостатком, сдерживающим эффективное развитие и внедрение подобных систем является отсутствие достоверных критериев, определяющих опасность токсичного воздействия сероводорода на человека при аварийном загрязнении атмосферы. В отличии от ряда других стран (Канада, Германия), установленные Минздравом СССР значения предельно допустимых аварийных концентраций сероводорода в атмосфере (100 мг/м3 для Оренбургского ГКМ и 30 мг/м3 для Астраханского ГКМ) никак не свя-

заны со временем его воздействия на человека, что не позволяет обоснованно планировать и достоверно оценивать эффективность защитных мероприятий.

Не менее важной проблемой является весьма низкая эффективность типовых методов защиты населения и окружающей природной среды от техногенных выбросов токсичных веществ в атмосферу. Как показали результаты вероятностных расчетов, а также анализ результатов практических исследований на Астраханском ГКМ , если эффективность использования средств индивидуальной защиты обученным персоналом превышает 90%, то для населения она не достигает 80%. Расчетная эффективность средств коллективной защиты в этих условиях, включая средства временной эвакуации, составляет около 30% для населенных пунктов, находящихся в зоне часового достижения опасных концентраций (с учетом срабатывания системы оповещения) и существенно ниже для людей вне населенных пунктов.

В то же время, накопленный производственный опыт и результаты выполненных научных исследований свидетельствуют о том, что проблемы защиты людей и окружающей природной среды от техногенных чрезвычайных ситуаций могут быть решены путем эффективного управления промышленной безопасностью, включающего обоснованные и адекватно прогнозируемые активные воздействия на развитие этих ситуаций и их последствия [1,4,10,13,21-25].

В связи с этим, в России и других технически развитых странах активно ведутся работы по поиску эффективных решений в области аварийного реагирования и управления промышленными рисками [1,4,5,10,14,16,19,21-28].

Развитие проблематики эффективного аварийного реагирования на объектах топливно энергетического комплекса, отличающегося повышенной химической опасностью в нашей стране связано с именами таких ученых как, В. А. Легасов, А.Н. Елохин, В.М. Поляков, A.B. Измалков, П.В. Куцын, Г.А. Моткин, Г.Э. Одишария, Б.Е. Прусенко, А.И. Попов, О.Н. Ру-

сак, B.C. Сафонов и др. Однако, ввиду относительной новизны этой проблемы, ряд ее аспектов требует дополнительного развития в отечественной науке и реализации в промышленности, что и явилось объектом исследований автора.

Исходя из вышеизложенного, целью настоящей работы является повышение уровня промышленной безопасности на крупных газохимических комплексах по добыче и переработке сероводородосодержащего сырья путем создания адекватных систем аварийного реагирования на опасных производственных объектах, обеспечивающих эффективную защиту персонала и населения при возможных техногенных чрезвычайных ситуациях.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие основные задачи:

- анализ эффективности методов защиты населения и персонала от чрезвычайных ситуаций, связанных с загрязнением атмосферы сероводородом и возможных направлений его повышения с учетом всего комплекса апробированных организационных и технических решений, а также достигнутого научно - технического уровня;

- обоснование количественных критериев и методов прогнозирования развития и последствий возможных чрезвычайных ситуаций;

- обоснование принципов создания и эффективного функционирования комплексного производственного мониторинга загрязнения воздушной среды на химически опасных объектах добычи, транспорта и переработки сероводородсодержащего сырья;

- разработка системного подхода к выбору эффективных методов и средств аварийного реагирования с учетом причин и условий формирования техногенных рисков, их развития и возможных последствий;

- оптимизация организационных и технических решений, направленных на обеспечение защиты персонала и населения при возможных чрезвычайных ситуациях;

- апробация и внедрение комплексной системы аварийного реагирования на Астраханском газохимическом комплексе по добыче и переработке сероводородсодержащего сырья.

Выполненные теоретические исследования и практические результаты работы реализованы в виде:

- научно- методических основ системы аварийного реагирования для крупных газохимических комплексов, разработанных и апробированных на примере Астраханского ГКМ в составе проектной документации и внедренных на Астраханском, Тенгизском и Карачаганакском сероводородо-содержащих месторождениях нефти и газа;

- обоснованных принципов, методов и технических средств обнаружения, предотвращения и оперативной ликвидации чрезвычайных ситуаций в составе "Системы производственного экологического мониторинга атмосферного воздуха, системы оповещения населения о неблагоприятной экологической обстановке и газовой опасности" на Астраханском ГХК;

- нормативно - технических документов, регламентирующих порядок и методы создания и эффективного функционирования систем аварийного реагирования для крупных газохимических комплексов, включая "Концепцию обеспечения газовой безопасности на Астраханском газовом комплексе" и "План совместных действий предприятия, организаций и местных административных органов по обеспечению газовой безопасности промышленно-производственного персонала и населения при возможных аварийных ситуациях на объектах предприятия "Астраханьгазпром";

- требований, введенных в нормативные правовые акты Федеральных органов исполнительной власти, включая "Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности".

Предложенные и обоснованные в настоящей работе теоретические исследования и практические выводы могут быть использованы при обеспечении эффективной защиты промышленного персонала и населения от воз-

можных чрезвычайных ситуаций на предприятиях различных отраслей промышленности, связанных с эксплуатацией опасных производственных объектов.

По теме диссертационной работы опубликовано в открытой печати 7 научных трудов. Основные научные положения и практические результаты работы неоднократно доложены, обсуждены, одобрены и рекомендованы к использованию на научно- технических конференциях и симпозиумах, включая 3-й Международный конгресс "Защита 98" (Москва, РГУ нефти и газа им И.М. Губкина 1998г), Межрегиональную конференцию "Каспий-настоящее, будущее" (г. Астрахань, 1995г.), научно-технический семинар "Перспективные подходы к решению проблем экологической безопасности Нижнего Поволжья в связи с разработкой и эксплуатацией нефтегазовых месторождений с высоким содержанием сероводорода" (г. Астрахань, 1997г.).

Основные научно- методические решения в части раннего обнаружения, предотвращения и оперативной ликвидации возможных чрезвычайных ситуаций апробированы в составе "Комплекса технических и программных средств обеспечения экологической безопасности Астраханского газохимического комплекса и прилегающей территории. (Разработка, производство, развертывание, опыт эксплуатации)", М., ОАО "Газпром", 1998г., удостоены Премии ОАО "Газпром" в области науки и техники за 1998 г. и рекомендованы к применению в газовой промышленности.

Глава 1 МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ПЕРСОНАЛА И НАСЕЛЕНИЯ ОТ ПОСЛЕДСТВИЙ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ.

1.1. Анализ опыта законодательного регулирования в области промышленной безопасности.

К настоящему времени, в Российской и мировой промышленной практике накоплен существенный позитивный опыт законодательного регулирования в области промышленной безопасности, включающей эффективное аварийное реагирование, как один из законодательно регулируемых элементов опасного производства [1,4,19,23].

Кардинальный качественный скачок в области законодательного регулирования промышленной безопасности технически развитых стран наблюдался в 60-70 годах нашего столетия и был вызван как появлением в техносфере новых опасностей, связанных с интенсивным внедрением новых технологий, так и с ростом количества техногенных аварий и ущербов от них, объективно вызвавшего процесс углубленного познания обществом закономерностей, связанных с формированием, развитием и проявлением этих опасностей.

На практике это привело к принципиальному изменению в критериях и уровне регламентации нормативов промышленной безопасности и охраны окружающей среды, существенно отличающихся от ранее применявшихся в законодательстве о труде [5,6,16].

Так, во Франции в 1976 году принимается "Закон о категорированных установках", направленный на защиту населения и окружающей среды от опасностей (аварий) или отрицательных воздействий (вредных выбросов, загрязнений), являющихся следствием промышленной деятельности.

В соответствии с этим и введенными позднее законодательными актами, правительственные органы Франции и органы местного самоуправле-

ния были уполномочены проводить проверки состояния безопасности на производствах, связанных с обработкой оговоренных в законах видов сырья и веществ, промежуточных материалов и конечной продукции для уменьшения риска аварий с тяжелыми последствиями [3,16,17,28].

В 1972 году в Великобритании был принят "Закон об охране здоровья и обеспечения безопасности на производстве", отличительной чертой которого является усиление роли и ответственности промышленной администрации за безопасность производственного персонала, а также за безопасное использование, переработку, хранение и транспортировку химически опасных и взрывоопасных веществ. В соответствии с этим законом было создано два новых специализированных правительственных органа. Первый -Комиссия по охране труда промышленной безопасности (The Health and Safety Commission), на которую возлагалось общее руководство государственной деятельностью в сфере промышленной безопасности и разработка общей политики в этой сфере. Вторым органом стал Исполнительный комитет по здравоохранению и промышленной безопасности (The Health and Safety Executive) связанный с повседневной административной деятельностью, который объединил существовавшие тогда инспекции (фабричную, шахт и карьеров, ядерных производств и др.).

В ФРГ декретом 1975 г. была введена обязательная подготовка планов защитных мероприятий на случай возникновения пожаров или взрывов, а также организации соответствующего обучения персонала правилам обеспечения безопасности производства.

В Италии с 1965 по 1972 г. принимается целый пакет законов, связанных с предотвращением загрязнения окружающей среды и регламентирующих требования к утилизации городских и промышленных отходов.

В частности, закон № 833 о промышленной безопасности, принятый в 1978 году, наряду с требованиями в области защиты населения и окружающей среды регламентировал также решение вопросов, связанных с охраной

труда рабочих на предприятиях и контролем за санитарным