автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Техническое регулирование пожарной безопасности промышленных предприятий

ДЕШЕВЫХ ЮРИЙ ИВАНОВИЧ

ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Специальность 05.26.03 - Пожарная и промышленная безопасность (технические науки) Отрасль - «Топливная промышленность»

" 9 СЕН 2010

004607958

УДК 614.841.12

На правах рукописи

ДЕШЕВЫХ ЮРИЙ ИВАНОВИЧ

ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Специальность 05.26.03 - Пожарная и промышленная безопасность (технические науки) Отрасль - «Топливная промышленность»

Работа выполнена в Федеральном государственном учреждении «Всероссийский ордена «Знак Почета» научно-исследовательский институт противопожарной обороны» Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (ФГУ ВНИИПО МЧС России).

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор технических наук, с.н.с. доктор технических наук, профессор доктор химических наук, профессор

Болодьян Иван Ардашевич

Цариченко Сергей Георгиевич Глебова Елена Витальевна Годунов Игорь Андреевич

Ведущая организация:

Научно-исследовательский и проектный институт нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности (ОАО «ВНИПИнефть»)

Защита состоится «30» сентября 2010 года в «10» часов на заседании диссертационного совета ДС 205.003.01 при ФГУ ВНИИПО МЧС России по адресу: 143903, Московская обл., г. Балашиха, мкр. ВНИИПО, д. 12, зал заседаний Совета

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУ ВНИИПО МЧС России.

Телефон для справок: (495) 521-29-00.

Автореферат разослан «,I » ОВ 2010 г. Исх. Ц-ОСIЩ Н

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, с.н.с.

Е.Ю. Сушкина

Общая характеристика работы

Актуальность работы

В настоящее время в связи со вступлением в силу в 2003 г. Федерального закона от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании» существенным образом изменяется отечественная система нормирования, в том числе и в области пожарной безопасности. Согласно положениям указанного закона стандарты, нормы, правила, утвержденные федеральными органами исполнительной власти до июля 2003 года, являются обязательными только до принятия соответствующих технических регламентов, после чего эти нормативные документы будут носить лишь рекомендательный характер. Обязательные для выполнения требования должны содержаться только в технических регламентах. Такая концепция значительным образом отличается от действовавшей в стране до вступления в действие Федерального закона «О техническом регулировании». Это влечет за собой существенные изменения подходов к нормированию в области пожарной безопасности, которые должны быть разработаны в ходе научных исследований.

Нормативное обеспечение пожарной безопасности включает в себя оценку уровня пожарной безопасности, сравнение этого уровня с заданными Федеральным законом значениями и разработку мероприятий по снижению этого уровня до требуемых значений. При этом наиболее трудной и ответственной является задача количественной оценки пожарной опасности объектов различного назначения, на основе решения которой могут быть разработаны адекватные и экономически целесообразные меры обеспечения пожарной безопасности.

В настоящее время в развитых странах реализуются два основных подхода к оценке пожарной безопасности промышленных объектов -детерминированный и вероятностный. При детерминированном подходе вероятность образования горючей среды и появления источника зажигания условно (с определенным запасом надежности) принимается равной единице. При этом в качестве расчетного принимается наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы технологического оборудования, при котором в пожаре (взрыве) принимает участие наибольшее количество веществ и материалов, наиболее опасных в отношении последствий пожара (взрыва), т.е. реализуется принцип максимальной проектной аварии.

К достоинствам детерминированного подхода следует отнести относительную простоту его использования, высокую степень завершенности и однозначность решения задачи обеспечения пожаровзрывоопасности объектов.

Недостатками детерминированного подхода являются:

• жёсткость в определении расчетного варианта аварии, даже если вероятность максимальной проектной аварии очень мала, при этом применение некоторых защитных мероприятий может быть избыточным и

экономически неоправданным;

• использование этого подхода не стимулирует предприятие повышать безопасность путем применения более надежного технологического оборудования (ведь согласно детерминированному подходу авария всё равно произойдёт).

Результаты оценки, проведенной с применением детерминированного подхода, дают определенный запас надежности, однако чрезмерная величина этого запаса может стать причиной нерациональных материальных затрат на обеспечение пожаровзрывобезопасности объекта.

Вероятностный подход по своей сути более совершенен, так как основан на более рациональном сопоставлении значений опасных факторов пожара (взрыва), уровня безопасности людей, ожидаемого материального ущерба и затрат на обеспечение пожаровзрывобезопасности. Результаты оценки, проведенной с применением вероятностного подхода, характеризуются величинами риска.

Как отмечено выше, каждый из двух предложенных подходов - детерминированный и вероятностный - имеют свои достоинства и недостатки. Поэтому основной задачей совершенствования системы нормирования в области пожарной безопасности является рациональное сочетание обоих подходов в зависимости от вида объекта, его сложности, потенциальных последствий пожара, возможности его каскадного развития и т.п. (т.е. каждому из подходов должно быть определено своё место в отечественной системе нормирования пожарной безопасности).

В связи с вышесказанным тема диссертационного исследования представляется актуальной.

Следует отметить большой вклад ряда отечественных и зарубежных ученых в решение проблемы технического регулирования пожарной безопасности промышленных предприятий. Решению данной проблемы способствовали работы А.Н. Баратова, H.H. Брушлинского, В.Т. Монахова, Г.И. Смелкова, А.Н. Влохина, B.C. Сафонова, А.Н. Швыряева, H.A. Маху-това, А.П. Шевчука, В.И. Присадкова, М.В., А.И. Лисанова, В.И. Гражданина, А.Н. Черноплёкова, И.А. Болодьяна, Ю-Н. Шебеко, С.М. Pietersen, М. Morris, G.A. Clay, V. Marshall, B.I. Alle, A.Wolski, T.A. Roberts, H. Pasman, P. Amyotte, R. Dobasri, W. Fan, B. Dlugogorcky и других. Несмотря на достигнутые успехи, проблема создания научных основ технического регулирования пожарной безопасности не решена, хотя достижения отдельных научных коллективов, работающих в указанной области, могут послужить отправной точкой для создания упомянутых основ.

Цель работы

В связи с вышеизложенным целью настоящей работы является разработка научных основ новой системы технического регулирования пожарной безопасности промышленных предприятий с использованием вероятностного и детерминированного подходов к оценке уровня пожарной опасности.

Для достижения поставленной цели ставятся и решаются следующие задачи:

• совершенствование вероятностного подхода к оценке пожарной опасности промышленных объектов на основе развития концепции пожарного риска;

• развитие детерминированного подхода к определению показателей, характеризующих пожарную опасность промышленных предприятий;

• определение относительной роли вероятностного и детерминированного подходов при создании научно-обоснованной системы технического регулирования пожарной безопасности промышленных предприятий;

• апробирование вероятностного подхода на примере особо пожароопасных промышленных объектов;

• апробирование детерминированного подхода на примере технически сложных промышленных предприятий;

• разработка и апробирование новых технических решений обеспечения пожарной безопасности промышленных объектов;

• разработка методологии контроля за выполнением требований пожарной безопасности при проверке проектно-сметной документации;

• создание концепции технического регулирования пожарной безопасности промышленных предприятий.

Объект исследования - производственные объекты различных отраслей промышленности, преимущественно предприятия топливно-энергетического комплекса.

Предмет исследования - методы технического регулирования пожарной безопасности промышленных предприятий.

Методы исследования - системный анализ, методы решения дифференциальных уравнений, моделирование опасных факторов пожара в помещениях и на наружных установках, методы теории вероятностей и математической статистики.

Научная новизна диссертации

Научная новизна работы определяется следующими результатами:

• создана новая концепция технического регулирования пожарной безопасности промышленных, предприятий, основанная на сочетании вероятностного и детерминированного подходов к оценке пожарной опасности;

• разработана методология оценки пожарного риска для промышленных объектов, основанная на современных подходах к оценке пожарной опасности;

• разработана методология детерминированной оценки уровня пожарной опасности промышленных предприятий, основанная на принципе учета максимальной проектной аварии;

• предложен принцип «максимального ожидаемого воздействия»

для выбора расчетного варианта аварии при категорировании помещений по взрывопожарной опасности;

• получены новые количественные данные по оценке пожарной опасности для особо пожароопасных и технически сложных производственных объектов, использующих новые технологии и склонных к каскадному развитию пожароопасных аварий (крупномасштабные хранилища нефти, сжиженного природного газа и сжиженных углеводородных газов; Технологические комплексы подготовки нефти и газа; автозаправочные станции диметилового эфира; газобалонные автомобили; сливоналивные эстакады для сжиженных газов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей; окрасочные камеры);

• предложены и испытаны на пожарную безопасность новые высокоэффективные пожаробезопасные теплоизоляционные конструкции для низких температур;

• разработана методология контроля за выполнением требований пожарной безопасности.

Достоверность и обоснованность результатов диссертации

Достоверность и обоснованность основных результатов, выводов и рекомендаций обусловлены применением современных методов и средств исследований, их внутренней непротиворечивостью и согласованностью с законами физики и химии и результатами других исследователей, а также положительными результатами внедрения в практику.

Практическая ценность работы

Практическая ценность работы состоит в следующем:

• предложенная концепция технического регулирования пожарной безопасности промышленных предприятий использована при разработке Федерального закона от 22.07.2008 № 123-ФЭ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»;

• разработана «Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах», позволяющая осуществлять оценку уровня пожарной безопасности объектов на основе вероятностного подхода, а также рассчитывать значения поражающих факторов аварий с пожарами и взрывами в рамках детерминированного подхода;

• на основе предложенной методологии технического регулирования пожарной безопасности разработаны комплексы противопожарных мероприятий для технически сложных и особо пожаровзрывоопасных объектов, использующих новые технологии (крупномасштабные хранилища нефти, сжиженного природного газа и сжиженных углеводородных газов; технологические комплексы подготовки нефти и газа; автозаправочные станции диметилового эфира; газобалонные автомобили; сливоналивные эстакады для сжиженных газов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей; окрасочные камеры);

• предложенные высокоэффективные пожаробезопасные теплоизоляционные конструкции для низких температур использованы при проектировании и строительстве завода сжижения природного газа в рамках проекта «Сахалин-2»;

• разработано «Руководство по контролю за выполнением требований пожарной безопасности при проверке проектно-сметной документации», позволяющее повысить технический уровень государственной, ведомственной и вневедомственной экспертизы проектов различных объектов экономики страны.

Комплекс проведенных исследований может быть квалифицирован как решение крупной народнохозяйственной проблемы - создание научных основ технического регулирования пожарной безопасности промышленных предприятий.

Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту:

• концепция технического регулирования пожарной безопасности промышленных предприятий;

• методология оценки пожарного риска для производственных объектов;

• методология детерминированной оценки пожарной опасности промышленных предприятий;

• новые данные по характеристике пожарной опасности ряда особо пожароопасных и технически сложных производственных объектов, использующих новые технологии и на которых потенциально возможно каскадное развитие пожароопасных аварий (крупномасштабные хранилища нефти, сжиженного природного газа и сжиженных углеводородных газов; технологические комплексы подготовки нефти и газа; автозаправочные станции диметилового эфира; газобалонные автомобили; сливоналивные эстакады для сжиженных газов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей; окрасочные камеры);

• принцип «максимального ожидаемого воздействия» для выбора расчетного варианта аварии при категорировании помещений по взрыво-пожарной опасности;

• новые высокоэффективные пожаробезопасные теплоизоляционные конструкции для низких температур;

• методология контроля за выполнением требований пожарной безопасности.

Апробация работы

Результаты работы доложены на Всероссийской научно-практической конференции «Пожарная безопасность и охрана труда в газовой а химической промышленности» (Санкт-Петербург, 2000), XVI научно-практической конференции «Крупные пожары: предупреждение и тушение» (Балашиха, ВНИИПО, 2001), XVII Международной научно-практической конференции «Пожары и окружающая среда» (Балашиха,

ВНИИПО, 2002), 6 Asia-Pacific International Symposium on Combustion and Energy Utilization (Kuala-Lumpur, 2002), 4 International Seminar on Fire and Explosion Hazards (Londonderry, 2003), XIX научно-технической конференции «Пожарная безопасность многофункциональных и высотных зданий и сооружений» (Балашиха, ВНИИПО, 2005), 6 International Symposium on Hazards, Prevention and Mitigation of Industrial Explosions (Halifax, Canada, 2006), XX Международной научно-практической конференции «Исторические и современные аспекты решения проблем горения, тушения и обеспечения безопасности людей при пожарах» (Балашиха, ВНИИПО, 2007), XXI и XXII Международных научно-практических конференциях «Актуальные проблемы пожарной безопасности (Москва, ВВЦ, 2009, 2010).

Публикации. По результатам диссертационного исследования опубликовано 43 печатных работы, из них 16 работ в изданиях перечня ВАК и 2 работы без соавторов. Вклад автора в работы, выполненные в соавторстве, состоит в постановке проблемы, выявлении оптимальных путей ее решения, анализе полученных результатов, формулировании выводов и практических рекомендаций.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, восьми глав, выводов, списка используемой литературы и приложений. Материал изложен на 604 страницах, в том числе 551странице основного текста, содержит 58 рисунков, 107 таблиц и приложения. Список литературы включает 259 позиций.

Основное содержание работы

Диссертация состоит из введения, восьми глав, выводов, списка использованной литературы и приложения.

В первой главе «Подходы к нормированию уровня обеспечения пожарной безопасности промышленных предприятий» проанализированы подходы к техническому регулированию обеспечения пожарной безопасности промышленных предприятий.

Рациональная регламентация требований по обеспечению пожарной безопасности объектов - весьма актуальная, но достаточно сложная проблема. Безопасность объекта обеспечивается, как правило, выполнением комплекса требований к технологическим процессам, оборудованию, строительной части, системам противопожарной защиты и порядку эксплуатации. С одной стороны, указанные требования не должны быть как избыточными, то есть требующими излишних материальных затрат, так и недостаточными, то есть недооценивающими степень реальной опасности. С другой стороны, они должны быть в достаточной степени прогрессивными, способствующими непрерывному совершенствованию как производственной технологии, так и методов и способов защиты объектов с целью исключения травмирования и гибели людей и уменьшения размера материального ущерба при возникновении пожаров.

На сегодняшний день реализуются два основных подхода к нормированию пожарной безопасности промышленных объектов - детермини-

рованный и вероятностный. При нормировании с использованием детерминированного или предписывающего подхода устанавливается комплекс обязательных требований (условий, запретов, ограничений), детально регламентирующих проектные решения промышленного объекта. Указанный комплекс требований прежде всего основывается на оценке потенциальной пожарной опасности объектов. При предписывающем нормировании преимущественно используется так называемый принцип «максимальной проектной аварии» (или «максимального проектного пожара»), когда в качестве расчетного выбирается наиболее неблагоприятный вариант аварии, при котором в пожаре участвует наибольшее количество наиболее опасных в отношении последствий пожара веществ и материалов.

Предписывающий подход реализован в большей части существующих в России нормативных документов по пожарной безопасности. Основные проблемы при использовании предписывающего подхода:

- в недостаточной степени способствует техническому прогрессу, не поддерживая новые решения (нормотворчество всегда не успевает за научной мыслью);

- ограниченность и негибкость в отношении уже существующих объектов, затруднения в повышении их безопасности с учетом конкретных условий.

Лучшая мировая практика подсказывает, что основным направлением снятия ограничений предписывающего нормирования является переход к непосредственному измерению, количественной оценке безопасности и установлению критериев приемлемости уровня безопасности.

Вероятностный подход по своей сути более совершенен, так как основан на более рациональном сопоставлении величин опасных факторов пожара и уровня обеспечения безопасности.

Основной количественной мерой уровня пожарной опасности при использовании вероятностного подхода является риск гибели людей при пожарах (пожарный риск), который чаще всего характеризуется числовыми значениями потенциального, индивидуального и социального риска.

Для реализации вероятностного подхода требуется:

- установление критериев предельно-допустимого пожарного риска;

- разработка методов оценки пожарного риска для различных типов объектов;

- установление взаимосвязи с существующей системой нормирования.

В связи с принятием Федерального закона «О техническом регулировании» актуальность использования понятия риска для нормирования безопасности существенно возросла, так как обязательные к выполнению требования безопасности могут содержаться только в технических регламентах, в то же время предписывающие положения существующих нормативных документов становятся рекомендуемыми. Однако простой механический перенос большинства из этих положений в технические рег-

ламенты может вызвать большие трудности при их применении. Основные достоинства и недостатки указанных подходов представлены в табл. 1. ______Таблица 1

Детерминированный подход Вероятностный подход

Реализован в большей части существующих в России нормативных документов Реализован для отдельных объектов повышенной пожарной опасности

Используются преимущественно детерминированные методы оценки пожарной опасности Используются вероятностные подходы к оценке пожарной опасности

Основные проблемы: - в недостаточной степени способствует техническому прогрессу, не поддерживая новые решения (нормотворчество всегда не успевает за научной мыслью); - ограниченность и негибкость в отношении уже существующих объектов, затруднение повышения их безопасности с учетом конкретных условий. Для дальнейшей реализации требуется: - установление критериев предельно-допустимого пожарного риска; - разработка принципов реализации для различных типов объектов; - установление взаимосвязи с существующим нормированием.

Ограниченность при использовании в технических регламентах Может быть без ограничений использован в технических регламентах

Кроме этого, в первой главе рассмотрены существующие в настоящее время методы оценки пожарного риска, задачи, которые решаются при проведении такой оценки, классификация различных видов риска, а также подходы к его нормированию.

Отмечено, что наиболее широкое распространения получили расчет-но-аналитические методы оценки риска с использованием двух различных подходов:

- классического, основанного на рассмотрении деревьев событий, приводящих к реализации того или иного опасного фактора;

- основанного на имитационном моделировании аварий с расчетом их поражающих факторов.

Критерии предельно допустимого риска, как правило, задаются директивно и должны гарантировать, что население, проживающее вблизи от опасного объекта, и персонал объекта не будут подвергаться чрезмерной опасности. Поэтому особое значение приобретает правильное определение значений критериев предельно допустимого риска. Для этого проанализированы подходы, существующие в различных странах для назначения предельно-допустимых значений пожарного риска.

Исходя из проделанного анализа, для промышленных объектов могут быть предложены следующие критерии предельно допустимого пожарного риска.

Индивидуальный риск для персонала промышленного объекта:

- риск > 10"4 год'1 - безусловно неприемлемо. При таких значениях индивидуального риска эксплуатация объекта является недопустимой;

- риск < 10"6 год"1 - безусловно приемлемо. При таких значениях индивидуального риска пожарная безопасность персонала объекта считается безусловно обеспеченной;

- риск между 10"6 и 10"4 год"1 - приемлемо при соответствующем обосновании. При таких значениях риск считается допустимым только тогда, когда приняты меры, позволяющие его снизить настолько, насколько это практически целесообразно.

Пожарный риск для населения, проживающего вблизи промышленного объекта:

- индивидуальный риск > 10"6 год"' и/или социальный риск > 10"5 год"1 - безусловно неприемлемо;

- индивидуальный риск < 10"8 год"1 и социальный риск < 10"7 год"1-безусловно приемлемо;

- индивидуальный риск между 10"6 и 10'8 год"' и социальный риск между 10"5 и 10"7 год"1 - приемлемо при соответствующем обосновании.

Во второй главе «Методология пожарного риска» рассмотрены вопросы методологии оценки пожарного риска.

По результатам анализа литературы в исследуемой области методы оценки пожарного риска разделены на два основных класса: методы, использующие построение деревьев событий, и методы имитационного моделирования.

В результате проведенных исследований разработана методология оценки пожарного риска с использованием построения деревьев событий. Показаны особенности применения метода дерева событий для анализа пожарной опасности наружных установок.

С использованием графических деревьев событий получены математические выражения для расчета вероятностей реализации различных сценариев аварии (мгновенное воспламенение истекающего продукта с последующим факельным горением; факельное горение с тепловым воздействием факела, приводящим к разрушению близлежащего резервуара и образованию огненного шара; "холодный" разрыв резервуара (трубопровода) с образованием "огненного шара"; локализация аварии благодаря эффективным мерам по предотвращению пожара (взрыва), либо в связи с рассеянием парового облака без возникновения мгновенной вспышки; возгорание пролива после принятия мер по предотвращению пожара без возникновения мгновенной вспышки; сгорание облака парогазовоздушной смеси без взрыва; взрыв парогазовоздушной смеси, образовавшейся в результате разгерметизации установки; разрушение близлежащего резервуара под воздействием тепла или избыточного давления при горении пролива, сгорании облака или взрыве с последующим образованием "огненного шара").

Значение индивидуального риска Я (год"1) аварии с пожарами и взрывами определяется с помощью соотношения-.

л = ¿0,6(4), • (1)

и

где п - число ветвей логического дерева событий; ()„1 - 'условная вероятность поражения человека на определенном расстоянии в результате реализации ¿-й ветви дерева событий; - частота реализации в течение года ¡-й ветви дерева событий, год"1.

Оценка вероятностных параметров, использованных в формулах для расчета (¿(А^, проводится с использованием имеющейся статистической информации.

Исследованы особенности применения метода дерева событий для анализа процесса развития пожара в здании и оценки пожарного риска.

С учетом того, что процесс развития пожара, как и воздействие на него средств противопожарной защиты, во многом зависит от влияния факторов, носящих, как правило, случайный характер, в предложенном методе использовано вероятностное моделирование процесса развития пожара.

Предлагаемый подход заключается в том, что учет воздействия каждого из элементов системы противопожарной защиты (СПЗ) на процесс развития пожара осуществляется посредством рассмотрения бинарного события: "задача по тушению пожара выполнена" - "задача не выполнена". Каждый из двух возможных исходов характеризуется вероятностью, определяемой надежностью рассматриваемого элемента СПЗ. В случае выполнения задачи пожар считается подавленным (локализованным), после чего можно переходить к оценке уровня поражения; в случае невыполнения задачи рассматривается работа следующего элемента СПЗ, после чего алгоритм повторяется. При этом рассматривались следующие элементы СПЗ: переносные огнетушители, противопожарный водопровод, автоматические установки пожаротушения (АУПТ), автоматические установки пожарной сигнализации (АУПС), деятельность оперативных подразделений пожарной охраны. С использованием графических деревьев событий получены математические выражения для расчета вероятностей реализации различных сценариев аварий.

Проведены исследования и разработана методология оценки пожарного риска с использованием имитационного моделирования.

Метод имитационного моделирования основан на моделировании поведения промышленного предприятия на ЭВМ с учетом возможной реализации аварий с пожарами и воздействия опасных факторов пожара на человека.

В методе имитационного моделирования учитывается как случайный характер возникновения аварийных ситуаций с пожарами и воздействия опасных факторов пожара на человека, так и детерминированные физические закономерности протекания различных процессов при авариях с пожарами.

Основу метода составляет моделирование аварийных ситуаций на ЭВМ с использованием детерминированных моделей, описывающих физические явления, реализующиеся при таких ситуациях, с учетом случайных значений параметров, входящих в модели.

Исследованы два аспекта проблемы оценки пожарного риска с использованием имитационного моделирования.

Во-первых, вероятностный аспект. Он связан с тем, что ряд параметров, которые должны быть введены в модель, являются случайными. Это приводит к необходимости построения генераторов случайных значений этих параметров, обеспечивающих их реализацию при моделировании.

Данная проблема решается путем представления достоверных статистических данных по реализации таких параметров, т.е. гистограмм распределения или плотностей вероятности.

Во-вторых, аспект, связанный с выбором детерминированных моделей, достаточно точно описывающих физические процессы, происходящие при авариях с пожарами и не требующих больших затрат машинного времени.

Эта проблема решается путем сравнения результатов, получаемых с использованием различных детерминированных моделей, и выбора достаточно точных и в то же время простых с точки зрения их реализации в виде программ на ЭВМ.

Пожарный риск представляет собой частоту О поражения человека в некоторой точке любым из опасных факторов пожара, которые могут реа-лизовываться при авариях на промышленном предприятии, которая может быть определена по формуле:

о,. (2)

где - частота поражения человекау'-м опасным фактором пожара.

Частота поражения человека в некоторой точке у'-м опасным фактором пожара может быть определена по формуле-.

О, = Рг ( ч(ргф)){ £ Рп р(0))сЮ (3)

ЗНАЧЕНИЯ СОБЫТИЯ

ПАРАМЕТРА ИНИЦИИРУЮЩИЕ

ОПАСНОГО АВАРИИ

ФАКТОРА С ПОЖАРАМИ

ПОЖАРА, О

где р(Р) - плотность частоты реализации параметра опасного фактора пожара для определенного инициирующего аварию события; Рр - вероятность нахождения человека в рассматриваемой точке; Рт — вероятность наступления инициирующего аварию события; Е Р1п р(П) представляет собой плотность вероятности в распределении значений опасного фактора О для всех инициирующих аварию событий. Соответствующую функцию распределения для такой вероятности обозначим Ф(В)\ функция рг(В) представляет собой значение пробит-функции для параметра О.

С использованием предложенной методологии проблема оценки пожарного риска с использованием имитационного моделирования сводится к решению следующих задач:

1. Определение частоты наступления инициирующего аварию события. Эта задача решается методом обработки статистических данных по

отказам оборудования.

2. Вычисление значений пробит-функций, построенных на основании данных по реальным авариям.

3. Определение значений вероятности нахождения человека в рассматриваемой точке. Эта задача решается с использованием данных о нахождении людей в течение суток в каждой из 4 рассматриваемых типов зон: промышленной, городской, сельской и специальной.

4. Построение функций распределения значений опасных факторов пожара Ф(В).

Функции распределения значений опасных факторов пожара Ф(О) строятся методом имитационного моделирования аварий с пожарами с учетом вероятностных закономерностей наступления событий, а также детерминированных моделей протекания физических процессов.

При расчете пожарного риска методом имитационного моделирования на генплане с территорией пожаровзрывоопасного промышленного предприятия, а также с прилегающими к нему территориями наносится координатная сетка, которая разбивает генплан на ячейки. Частоты Qj и 0 вычисляются для каждой ячейки.

Таким образом, может быть получена частота поражения человека в любой ячейке на территории или в окрестности пожаровзрывоопасного объекта как от любого одного опасного фактора пожара, так и от всех факторов, реализующихся в аварийных ситуациях на рассматриваемом промышленном предприятии, т.е. может быть определено значение индивидуального риска поражения человека.

В третьей главе «Актуальные вопросы категорирования помещений, зданий и наружных установок по пожарной опасности» рассмотрены актуальные вопросы совершенствования системы категорирования помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. Сформулирован принцип «максимального ожидаемого воздействия», позволяющий более обоснованно выбирать расчетный вариант аварии при расчете критериев взрывопожарной опасности помещений и наружных установок по сравнению с использованием принципа «максимальной проектной аварии». Разработан метод оценки критериев взрывопожарной опасности помещений с наличием нагретых выше температуры вспышки горючих жидкостей.

Один из возможных способов определения расчетного избыточного давления взрыва АРрасч основан на принципе «максимальной проектной аварии». В качестве альтернативы предлагается принцип «максимального ожидаемого воздействия», который заключается в следующем.

При расчете значений критериев взрывопожарной опасности следует принимать во внимание вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором ожидаемое воздействие взрыва (например, ожидаемое расчетное избыточное давление взрыва) максимально.

Далее следует пояснить, что понимается под ожидаемым расчетным избыточным давлением взрыва. Как известно, инициирование и протекание аварий в производственных помещениях носит вероятностный характер, что может быть наглядно проиллюстрировано с помощью дерева событий. При этом каждому варианту аварии отвечает, с одной стороны, некоторая частота его реализации, и, с другой стороны, определенная величина расчетного избыточного давления взрыва. В этом случае может быть построена функция распределения для расчетного избыточного давления взрыва f (АРрасч), численно показывающая частоту реализации значения АР

t-M расч'

Величину G(APPCIC4) можно при этом назвать ожидаемым расчетным избыточным давлением взрыва, G{APpac4) =/(АРрасч)-1^Ррасч.

Очевидно, не анализируя подробно свойства функции {(АРрасч)> можно сделать разумное предложение, что, во-первых, эта функция ограничена при 0 < АРрас,, < оо, и, во-вторых, имеет место соотношение

lim ((АРрасч) / АРрасч = 0. (4)

АРрасч

Отсюда можно сделать вывод, что функция G(APpaC4) имеет максимум, который и является максимальным ожидаемым воздействием. Проще говоря, в соответствии с принципом «максимального ожидаемого воздействия» в качестве расчетного варианта аварии следует принимать тот вариант, для которого произведение расчетного избыточного давления взрыва, реализующегося в этом варианте, на частоту его реализации имеет максимум.

При оценке опасности промышленных объектов чаще всего используется классический подход, основанный на построении деревьев событий с расчетом поражающих факторов аварии с пожаром и взрывом (избыточное давление взрыва, тепловое излучение и т.д.).

При построении деревьев событий явно или неявно используется так называемый «принцип единичного отказа», суть которого состоит в следующем. В основу дерева событий закладывается отказ какого-либо одного элемента технологического оборудования (вентиль, трубопровод, резервуар и т.д.).

Далее определяется последовательность событий, инициируемых первоначальным отказом, при этом дополнительные отказы технологического оборудования не рассматриваются, если они не являются следствием развития аварии. Например, при разгерметизации запорной арматуры происходит утечка горючего газа, взрыв которого приводит к повреждению других элементов оборудования. Еще одним примером может явиться разгерметизация аппарата с горючим газом, находящегося при давлении ниже атмосферного, поступление в аппарат воздуха, взрыв внутри аппарата с разрушением как самого аппарата, так и близлежащих коммуникаций.

Если выразиться более кратко, «принцип единичного отказа» предпо-

лагает рассмотрение аварии одного технологического аппарата и неучет прочих отказов, если они не являются прямым следствием цепочки событий, инициированных первоначальным отказом.

Использование деревьев событий позволяет упорядочить выбор расчетного варианта для определения критериев взрывопожарной опасности. Процедура такого выбора, с учетом принципа «максимального ожидаемого воздействия», будет следующей.

1. Определяется набор инициирующих событий (отказов) и их вероятности реализации .

2. Для каждого из инициирующих отказов строится дерево событий с учетом «принципа единичного отказа», сформулированного выше.

3. Определяются вероятности реализации всех ветвей деревьев событий

4. Рассчитываются критерии взрывопожарной опасности (например, расчетное избыточное давление взрыва АР,у) для каждой из ветвей деревьев событий.

5. Вычисляются произведения <2^ = АЛ/ IVу, среди которых в соответствии с принципом «максимального ожидаемого воздействия» ищется максимальная величина. Та ветвь с номером ] дерева событий с номером ¡, для которой величина максимальна, является расчетным вариантом для расчета критериев взрывопожарной опасности.

Известные методы расчета массы паров, вышедших в результате аварии в помещение при испарении с поверхности разлива горючей жидкости, предназначены, как правило, для давления и температуры, близких к нормальным. Расчетные методы определения массы паров, образующихся при испарении проливов нагретых выше расчетной температуры горючих жидкостей, в нормах отсутствуют.

Вместе с тем на практике при ведении различных технологических процессов часто применяются нагретые горючие жидкости. Например, широкое применение в различных отраслях промышленности находят высокотемпературные органические теплоносители (ВОТ), примерами которых являются дифенильная смесь, мобильтерм, армотерм и др., которые классифицируются как горючие жидкости. При определенных условиях они способны образовывать взрывоопасные паровоздушные смеси или взрывоопасные аэрозоли. Опасность взрыва и пожара при использовании ВОТ в технологических системах связана с возможностью возникновения взрывоопасной паровоздушной смеси как внутри технологического оборудования, так и при аварийном выбросе теплоносителей в объем помещения.

Указанная проблема изучалась в рамках проведения исследований процесса испарения нагретых ВОТ. Результаты проведенных исследований были использованы для определения массы паров, образующихся при испарении проливов горючих жидкостей, нагретых выше расчетной температуры. Использование указанных результатов свелось в итоге к следующему.

При проведении исследований была разработана теоретическая модель испарения нагретых горючих жидкостей со свободной поверхности, в основе которой использовалась формула Стефана, описывающая интенсивность испарения 1¥исп (моль-м"2-с"') на границе раздела фаз «газ - жидкость»:

Р Р- Р

1п-, (5)

где ¡} — - коэффициент массоотдачи, моль-м"2с"'; й

Ми - критерий Нуссельта;

Б - коэффициент молекулярной диффузии, м"2-с"';

с1 — характерный размер очага испарения, м;

Р - атмосферное давление, н-м"2;

Ро - парциальное давление паров жидкости вдали от поверхности, н-м"2;

Я - универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж-моль'-К"1 ;

Г - температура на поверхности раздела фаз «воздух - жидкость», К;

Рн— парциальное давление насыщенных паров у поверхности испарения жидкости, н-м"2.

Удельную массу горючей жидкости тис„ (моль-м"2), испарившейся за время / (с), можно представить в виде

«„с„=Ка (6)

о

Приняв приближенно за Т среднюю по объему жидкости температуру охлаждающегося теплоносителя, учитывая ньютоновский закон теплоотдачи, уравнение Клаузиуса-Клапейрона, зависимость коэффициента молекулярной диффузии О от температуры Т и проведя соответствующие преобразования, было получено выражение для удельной массы испарившейся жидкости

, = а у/м Рн ^¿Шл РН

1- ехр

V Я СЛ ;

(7)

где М- молярная масса жидкости, кгкмоль'1;

Рн - давление насыщенного пара при начальной температуре испарения, кПа;

Сж - удельная теплоемкость жидкости при начальной температуре испарения, Дж -кг"1 -К"1;

тж - масса жидкости, вышедшей в помещение при аварии, кг;

Нисп ~ удельная теплота испарения жидкости при начальной температуре испарения, Дж -кг"1;

Р - расчетная площадь испарения, м2 ;

I - время испарения нагретой жидкости, с.

Рассчитанные по экспериментальным данным значения коэффициентов (а) и (Ь) в формуле (7) позволили установить вид зависимости для удельной массы испарившегося теплоносителя во времени

С Г е

РЬ

1 -ехр

-2,9-10~ЬМ-

Я С.

(8)

При принятом относительном допустимом отклонении массы испарившегося ВОТ при заданном уровне значимости массу паров т жидкости, нагретой выше расчетной температуры, но не выше температуры её кипения можно определить по соотношению

= 0,02\[М Рн ж ж , (9)

Аисл

где М- молярная масса жидкости, кг-кмоль"1 ;

Р„ - давление насыщенного пара при начальной температуре испарения, кПа;

Сж ~ удельная теплоемкость жидкости при начальной температуре испарения, Дж-кг~'-К~!;

тж - масса жидкости, вышедшей в помещение при аварии, кг;

... Ьисп - удельная теплота испарения жидкости при начальной температуре испарения, Дж -кг"1,.

В четвертой главе «Применение вероятностного подхода к нормированию пожарной опасности» рассматривается применение вероятностного подхода к оценке пожарной опасности различных промышленных предприятий повышенной пожарной опасности. При этом рассматриваются следующие объекты:

- крупномасштабный терминал отгрузки нефти;

- технологический комплекс подготовки нефти и газа;

- автозаправочная станция (АЗС) диметилового эфира (ДМЭ);

- хранилище СУГ в резервуарах под давлением.

Рассмотрен терминал с суммарным объем хранения нефти более 300000 м3 в резервуарах с плавающей крышей диаметром 93 м емкостью около 100000 м3. Пожары на таких крупных хранилищах могут иметь катастрофические последствия как для соседних объектов, так и для окружающей среды.

В качестве технологического комплекса подготовки нефти и газа рассмотрена береговая буровая площадка с комплексами первичной подготовки нефти и газа. Районы размещения таких объектов характеризуются, как правило, недостаточно развитой инфраструктурой, а также неблагоприятными метеорологическими, сейсмическими и геотехническими условиями. Необходимость минимизации размещаемого в прибрежной полосе объекта обуславливает высокую концентрацию технологического оборудования на малой площади, вследствие чего на объекте высока вероятность каскадного развития пожара. При этом доставка пожарной и

специальной техники на такие объекты в случае пожара весьма затруднительна.

В качестве АЗС ДМЭ рассмотрен топливозаправочный пункт (ТЗП) автотранспортного предприятия, на котором осуществляется заправка транспортных средств ДМЭ, который по своим физическим параметрам близок к пропан-бутановой смеси.

В качестве хранилища СУГ рассмотрен склад с 12 шаровыми резервуарами для хранения сжиженного винилхлорида. Объекты с наличием горючих сжиженных газов традиционно характеризуются повышенной пожарной опасностью.

Разработка адекватных мероприятий по обеспечению пожарной безопасности базируется, прежде всего, на детальной оценке пожарной опасности объектов.

Оценка пожарного риска для рассматриваемых объектов проводилась в соответствии с методологией, изложенной в Главе 2. При этом для терминала отгрузки нефти, технологического комплекса подготовки нефти и газа и автозаправочной станции ДМЭ использовался метод деревьев событий. Оценка риска для хранилища СУГ проводилась методом имитационного моделирования.

При оценке пожарного риска анализировались возможные аварийные ситуации, определялись частоты реализации инициирующих аварию событий и рассчитывались размеры зон поражения опасными факторами пожара. Исследовалась специфика возникновения и развития пожара на технологическом оборудовании наружных установок и в резервуарных парках. Основными опасными факторами для рассматриваемых объектов являются:

- тепловое излучение при пожарах проливов, факельном горении и реализации огненного шара;

- тепловое воздействие высокотемпературных продуктов сгорания паровоздушных смесей при возникновении пожара-вспышки;

- избыточное давление при сгорании газопаровоздушных смесей на открытом пространстве и в помещениях;

- повышенная температура, наличие дыма и токсичных продуктов горения, пониженная концентрация кислорода (для пожаров в помещениях и зданиях).

Сравнение полученных результатов проводилось с критериями предельно допустимого пожарного риска.

Результаты оценки потенциального риска для терминала, технологического комплекса подготовки нефти и газа и хранилища СУГ представлены на рис. 1-3. Потенциальный риск отображен на карте (ситуационном плане) объекта и прилегающих районов в виде замкнутых линий равных значений (контуров риска).

/

\

у

ч

\ \

у)

<4 /

X

Рис. 1. Потенциальный риск для терминала отгрузки нефти (в единицах год'1)

Рис. 2. Потенциальный риск для технологического комплекса подготовки нефти

и газа

Рис. 3. Потенциальный риск для склада винил-хлорида (пунктиром показаны зоны 100% и 20% поражении от излучения огненного шара для усредненного расчетного случая). Размер ячейки сетки 100x100 м.

Для терминала отгрузки нефти контур риска, отвечающий величине 10"8 год"1, представлен на рис. 1 без учета сценария аварии с переливом нефти через обвалование. Обычно при оценке риска от хранилищ нефти и нефтепродуктов не учитывают аварии, связанные с квазимгновенным катастрофическим разрушением резервуара, образованием гидродинамической волны и переливом ее через обвалование. Это мотивируется тем, что такого рода аварии маловероятны. Однако масштаб этих инцидентов весьма значителен, что выдвигает необходимость количественной оценки их вклада в величину риска. В связи с этим указанная авария не исключалась из рассмотрения. Учет такой аварии для рассматриваемого терминала приводит к тому, что контур потенциального риска со значением 10"8 год"1 будет иметь радиус около 6,8 км.

Учитывая вместимость резервуаров хранения сырой нефти, также проведена оценка возможности распространения пожара с одного резервуара на другой при расстоянии между стенками резервуаров, равному их диаметру, результаты которой показали потенциальную возможность распространения пожара от горящего резервуара к негорящему. Установлено, что для предотвращения такого процесса на рассматриваемом объекте следует предусмотреть необходимые защитные мероприятия (например, устройство системы водяного орошения).

Размеры контура риска со значением 10"5 год"1 для технологического комплекса подготовки нефти и газа практически полностью определяются вкладом аварийных ситуаций, связанных с выбросом из скважины.

Для склада СУТ на рис. 3 для сравнения показаны зоны поражения человека тепловым излучением огненного шара со 100% и 20% вероятностями, рассчитанные для усредненного расчетного случая, когда масса ви-нилхлорида в резервуаре составляет половину максимальной.

Сопоставление результатов оценки потенциального риска и зон поражения с распределением населения, проживающего вблизи

рассматриваемых объектов, позволяет сделать вывод о том, что индивидуальный и социальный риски для населения не превышают предельно допустимые значения.

Значения индивидуального риска для персонала терминала находятся в диапазоне 1,Ы0"6-г2,2-10"5 год"1, что соответствует зоне жесткого контроля риска. Величина социального риска для персонала терминала близка к нулю, так как численность указанного персонала не превышает 10 человек.

Для АЗС ДМЭ установлено, что индивидуальный рисх для населения на регламентированных для АГЗС нормативными документами расстояниях не превышает 10~6 год"'. На территории АЗС, где постоянно присутствует персонал, вблизи оборудования величины потенциального риска не превышают 10"4 год'1.

На основании полученных результатов сделан вывод о допустимости уровня пожарного риска рассматриваемых объектов для персонала, когда приняты меры, позволяющие его снизить настолько, насколько это практически целесообразно (т.е. обязательной должна быть процедура проверки мер повышения безопасности и снижения риска на основе принципа «разумной достаточности»).

В то же время, проведенное исследование показывает, что на рассмотренных объектах возможны аварии, при которых зоны поражения опасными факторами пожара могут достигать очень значительных размеров (прежде всего это разрушение крупномасштабного резервуара хранения нефти на терминале с переливом за пределы обвалования). Поэтому для снижения риска можно рекомендовать реализацию дополнительных мероприятий (например, для терминала отгрузки нефти устройство второго обвалования).

В главе 5 «Применение детерминированного подхода к нормированию пожарной безопасности» изложены наиболее характерные примеры использования описанного выше детерминированного подхода к нормированию пожарной безопасности промышленных объектов. Рассмотрение проведено на базе ряда технологических процессов, проводимых как внутри помещений и зданий, так и на открытых площадках. Специфика реализации этих технологических процессов связана с применением легковоспламеняющихся жидкостей и горючих газов.

Одним из указанных выше пожароопасных технологических процессов является проведение окрасочных работ. Лакокрасочные материалы представляют собой преимущественно горючие и легковоспламеняющиеся жидкости, а пары этих жидкостей способны образовывать горючие смеси с воздухом.

Применение детерминированного подхода к нормированию пожарной безопасности промышленных объектов предполагает определение уровня пожарной опасности объекта в первую очередь с позиции определения категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной

опасности в части оценки возможности обоснованного назначения мероприятий по обеспечению пожарной безопасности. Кроме того, что пожаровзрывоопасность производственных помещений, связанных с обращением лакокрасочных материалов, во многом основывается на правильном определении минимально необходимого воздухообмена системы вентиляции, позволяющей удалять горючие газы и пары с целью предотвращения образования взрывоопасных смесей с воздухом.

Поскольку пары растворителей являются горючими веществами, то основная опасность связана с образованием паровоздушной горючей смеси в замкнутых объемах помещений при испарении летучих компонент с окрашенных поверхностей. По этой причине необходимым является поиск условий проведения окрасочных работ, при которых предотвращается взрыв или пожар в помещении в процессе нанесения составов на строительные конструкции и окрашиваемые поверхности.

Проведенная оценка пожарной безопасности в типичном цехе окраски показывает, что предложенная методология позволяет достаточно адекватно и полно отразить вопросы пожарной опасности на объекте и разработать адекватные мероприятия по обеспечению пожарной безопасности.

Одним из прогрессивных способов защиты строительных конструкций от воздействия теплового потока, идущего от пламени к защищаемой поверхности, является применение вспучивающихся огнезащитных покрытий. Типичными представителями таких покрытий являются огнезащитные вспучивающие составы СГК-1 и СГК-2. В качестве растворителей в вышеуказанные составы входят сольвент или толуол. В зависимости от площади свеженанесенного покрытия, скорости и времени испарения растворителей возможно образование взрывоопасной паровоздушной среды в замкнутых объемах, туннелях, подвалах, кабельных проходках. Для предотвращения опасности взрыва или пожара в помещениях, в которых производятся окрасочные работы по нанесению составов на конструкции, они должны быть обеспечены системой вентиляции с соответствующей кратностью воздухообмена. Данная система вентиляции должна поддерживать концентрацию горючих газов и паров ниже значений предельно допустимых взрьшобезопасных концентраций.

На рис. 4 представлены данные, характеризующие динамику выделения паров растворителя с единицы поверхности окрашенной составами СГК-1 и СГК-2. По этим экспериментальным данным определены эмпирические формулы, описывающие количество выделяющихся с единицы окрашенной поверхности паров растворителя как функции от времени. При этом точность аппроксимации находится в пределах ± 10%.

Для СГК-1: б = 0,173(1-е"и 10 !г), для СГК-2: = 0,118(1-е",!,°''), (10)

где О. - газовыделение с единицы окрашенной поверхности, кг/м2; г - время, с.

020Г

ais aio aas aoo

Рис. 4. Динамика выделения паров растворителя из огнезащитных составов СГК-1 и СГК-2

О 500 ИГО 1SOO 2000 2500 3000 3S00 АОХ

Время, с

Эти уравнения были использованы для расчета расхода (L) воздуха принудительной вентиляции при окраске строительных конструкций замкнутых помещений огнезащитными составами:

СГК-1 I = 3,89-l(r2F(l + 0,00367-/,),M3/c; (11)

СПС-2/, = 3,31 • 10"2 F(l + 0,00367 • tp), м3/с, (12)

где F - площадь окрашенной поверхности, м2; tp - температура окружающей среды.

График зависимости требуемого расхода воздуха для удаления паров растворителя от площади окрашенной поверхности составом СГК-1 при различных температурах окружающей среды представлен на рис. 5.

Если в помещении, где проводится процесс окраски, вентиляция (принудительная или естественная) отсутствует, то представляется необходимым периодически проветривать помещение. Периодичность проветривания определяется из условия достижения в объеме помещения средней концентрации паров толуола, соответствующей 10% от нижнего концентрационного предела распространения пламени. Время (т„, с), через которое будет достигнута указанная концентрация, определяется следующими формулами:

2S1-V 30 2- V

СГК-1- 1 п = т- ' п . и СГК-2 т„ =т- ' п ч , (13)

" (1 + 0,00367-tr)-F " (1 + 0,00367-tr)-F

где Vn- объем помещения, м3.

Рис. 5. Зависимость требуемого расхода воздуха от площади окрашенной поверхности составом СГК-1 при различных температурах окружающей среды

Ю 20 ЗО -Ю 50 бО 70 SO 9 О ЮО

Плошал* ОТРШОШМ1 noiepviiMiK. м

Графики зависимости периодичности проветривания от отношения объема помещения и площади окрашенной поверхности составом СГК-1 при различных температурах окружающего воздуха представлены на рис. 6.

Рис. 6. Зависимость периодичности проветривания от отношения объема помещения к площади окрашенной поверхности составом СГК-1 при разных температурах окружающего воздуха

го -ад во во

На основании проведенного анализа были сформулированы требования пожарной безопасности к окрасочным работам.

Применение детерминированного подхода к нормированию пожарной опасности возможно не только для технологического оборудования, находящегося внутри помещений и зданий, а также для оборудования находящегося на открытых площадках. Типичным примером такого оборудования могут быть сливоналивные эстакады для сжиженных углеводородных газов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.

Основными пожароопасными факторами в случае аварий на объектах железнодорожного транспорта при перевозке и операциях слива-налива ЛВЖ являются образование проливов жидкостей, пожары которых могут протекать в режиме эскалации и воздействовать на окружающие объекты.

Применяя методологию детерминированного подхода, была определена интенсивность теплового излучения при горении пролива бензина из цистерны. Плотности теплового потока определяли для различных расстояний для внутренней автомобильной дороги предприятия и до железной дороги общей сети.

Проведенный анализ позволяет сформулировать вывод, что интенсивность теплового излучения может представлять опасность как для пожарных, так и для пожарной техники. По этой причине требуется разработка компенсирующих мероприятий, обеспечивающих безопасность подразделений пожарной охраны, а также для других участников тушения пожара.

Определены расстояния от эстакады до железной дороги, при которых тепловое излучение при пожаре на эстакаде является безопасным для человека без защитной одежды.

сформулировать рекомендации для участников тушения пожара и требования пожарной безопасности для сливо-наливных эстакад.

Решение проблемы пожаровзрывобезопасности с позиции детерминированного подхода было предложено для автомобилей, оснащённых газобаллонным оборудованием (ГБА).

Было выявлено, что существующая нормативная база обеспечения пожарной безопасности не в полной мере учитывает специфику эксплуатации ГБА.

Требуют научного обоснования размеры опасных зон вокруг автомобиля на газовом топливе при различных условиях аварии, погодных условиях и т.д. Правила эксплуатации автомобилей на газовом топливе в литературе и нормативных документах не в полной мере учитывают современные научные достижения.

В качестве основных параметров, характеризующих опасность пожаров и взрывов для ГБА, использующих СУГ в качестве топлива, рассмотрены следующие величины:

- площадь растекания СУГ при разгерметизации резервуара технологической системы;

- горизонтальный размер взрывоопасной зоны, образующейся при выходе и испарении СУГ;

- избыточное давление в ударной волне при взрыве облака паров

СУГ;

- тепловое излучение при факельном горении, пожаров проливов и "огненных шаров";

- разлет осколков разрушающих в очаге пожара баллонов.

Расчетные данные об опасных факторах при типовых авариях

автомобилей, работающих на газовом топливе, приведены в табл. 2.

Среди опасных факторов наиболее дальнодействующим является разлет осколков (для баллона вместимостью 50 л — 300 м), затем следует размер зоны с тепловым излучением огненного шара на уровне 1,4 кВт-м'2.

На основании полученных данных разработаны рекомендации по обеспечению пожарной безопасности газобаллонных автомобилей.

Таблица 2

Обобщенные данные об опасных факторах при пожароопасных авариях газовых баллонов

№ пп Наименование опасного фактора Безопасное расстояние (м) от баллонов о газом разгонной вместимости (л)

5 12 27 50

1. Размер взрывоопасных зон при разгерметизации веютет. а) для баллонов с метаном б) для баллонов с пропаном 9 12 12,07 16 15 21 19 25

г. Тепловое излучение огненного шара 12 16 20 25

3. Разлет осколков баллона 140 190 250 300

Рассмотрены вопросы обеспечения пожаровзрывобезопасности объектов с использованием сжиженного природного газа (СПГ).

Приводятся примеры аварий, связанных с пожарами и взрывами на различных объектах с использованием СПГ и других горючих газов (газоперерабатывающих заводах, магистральных газопроводах, изотермических хранилищах, сливо-наливных эстакадах, авто и железнодорожном транспорте и др.). Указываются причины и последствия таких аварий. Анализ произошедших аварий позволил сформулировать специфику пожарной опасности хранилищ СПГ.

Пожаровзрывоопасность систем хранения сжиженного природного газа определяют следующие параметры: вероятность повреждения резервуара или трубопровода и утечки газа, ее количественные характеристики; интенсивность испарения сжиженного газа со свободной поверхности; скорость смешения его паров с воздухом и образование взрывоопасной смеси в зависимости от метеорологических условий и расстояния от места испарения; характерные размеры технологического оборудования; вероятность появления источника зажигания; характеристики взрыва и (или) пожара (давление и импульс ударной волны, тепловое излучение пламени пролива и огненного шара, размеры и температура пламени, теплоизлучение факела и др.); возможность локализации и ликвидации аварии.

Представлена модель постадийного развития аварии с учетом методов защиты объектов хранения СПГ. Указываются также возможные причины возникновения аварий на хранилищах СПГ, при которых происходит выброс СПГ в окружающее пространство.

Проводится анализ требований отечественных и международных нормативных документов, регламентирующих пожарную безопасность резервуаров для хранения сжиженных газов.

Выявлено, что необходимые стандарты и нормы по пожарной безопасности крупномасштабных хранилищ СПГ отсутствуют в нашей стране и недостаточно развиты в зарубежных странах.

Сделан анализ типовых сценариев аварий на изотермических резервуарах хранения СПГ, приводящих к возникновению пожароопасных ситуаций и пожаров. При этом рассмотрена как общая характеристика возможных сценариев развития пожароопасных ситуаций, так и частные случаи аварий.

Ниже представлены описание и качественный анализ различных типовых сценариев аварий на резервуаре по хранению СПГ (в порядке уменьшения тяжести последствий) и деревья событий для них.

Разрушение резервуара. Разрушение резервуара с полным высвобождением хранимой в нем жидкости является запроектной аварией и вероятность этого события достаточно мала.

Вместе с тем согласно действующим нормативным документам необходимо оценить последствия при возникновении такой катастрофы. Причинами разрушения резервуара могут быть: тепловой удар и гидравлический разрыв; взрыв метановоздушной смеси в купольном пространстве резервуара; землетрясение и подвижки земной поверхности;

падение самолета и других летательных аппаратов; диверсия и террористические акты и др.

На рис. 7 показано дерево событий и основные параметры, определяющие пожаро - и взрывоопасность при разрушении резервуара для идеализированного случая и отсутствия обвалования и других пассивных и активных средств защиты.

После разрушения; и освобождения хранимой жидкости аварийная ситуация может развиваться по трем равновероятным направлениям: без воспламенения, с ранним воспламенением (порядка нескольких секунд) и воспламенением с задержкой по времени порядка десятков секунд и более.

В диссертации подробно описываются каждое из указанных направлений развития аварийной ситуации.

Локальное разрушение резервуара. Масштабы и последствия этой аварийной ситуации определяются расходом выбрасываемого продукта, что в первую очередь зависит от размера трещины (пробоины) во внешней оболочке.

На рис. 8 показано дерево событий и основные параметры, определяющие пожаровзрывоопасность при разгерметизации внешней оболочки резервуара.

В случае, если трещина во внешней оболочке резервуара находится выше уровня жидкости, при разгерметизации происходит выброс паровой фазы продукта вместе с мелкодисперсным аэрозолем. При наличии источника зажигания возникает струйное горение, не сопровождающееся образованием ударных волн значительной интенсивности.

Если трещина во внешней оболочке резервуара находится ниже уровня жидкости, при разгерметизации происходит истечение жидкой фазы продукта с возможным образованием пролива у основания резервуара. В случае воспламенения наблюдается диффузионное горение пролива. При задержке воспламенения возможно также сгорание облака в режиме дефлаграции или детонации.

Рассматриваемая авария включает в себя случай перелива СПГ при наливе в резервуар при отказе системы управления.

Разрушение трубопроводов жидкой фазы. При разгерметизации подводящего (отводящего) трубопровода жидкой фазы во время наполнения (опорожнения) резервуара происходит утечка продукта с возможным последующим воспламенением.

Указанная авария является, по-видимому, наиболее распространенным типом проектной аварийной ситуации. На подобного рода объектах по статистике и расчетным данным частота события оценивается как 5-10'3 в год. Дерево событий в этом случае подобно нижней ветви дерева событий, представленного на рис.8.

Паровое облако

41

Л *

Разрушение резервуара

Без воспламенения

Взрывное испарение части жидкости |А0)

Рассеяние оБлш(А^)

Огненным шар

Гореине пролив«(Д3)

о Дсф'аграцня

Воспламенение 1—-;—

с задержкой Детонации

Горение проаива

Огненный шар

Оснорпые параметры, определяющие опасность:

[Аз]

[А«1

масса метана в парокапельном облаке размеры облака время рассеяния

[А>1

максимальный радиус разлития максимальные размеры облака и масса метана в облаке

время полного рассеяния облака [Аг1

диаметр огненного шара время существования тепловой поток

Рис. 7. Дерево событий и основные параметры опасности при полном разрушении резервуара

диаметр пролива высота пламени время выгорания тепловой поток [Ад1

максимальная скорость дефлатрации максимальное давление в ударной волне Максимальный импульс в ударной волне 1А\]

максимальное давление в ударной волне максимальный импульс в ударной волне

Н п»

Д нч»^1Узн

Горсммепрочив

йяфдигрвция

Основные параметры, определяющие опасность:

Струя, пролив жидкости » Геометрические размеры

Диффузионный факел

• Геометрические размеры

• тепловой поток

Горение пролива

Дефлаграция, детонация

• максимальная скорость процесса

• максимальное давление в ударной волне

Рис. 8. Дерево событий и основные параметры опасности при локальном разрушении резервуара

• Геометрические размеры

• тепловой поток

Основным отличием такой аварии от описанных на рис. 7, 8 является возможность ограничения выброшенной массы газа или жидкости за счет отсечки аварийных участков оборудования с помощью быстродействующей арматуры. При этом меняется сам характер протекания аварии, снижается ее масштаб, исчезают такие поражающие факторы как ударная волна и тепловое излучение огненного шара, резко сокращаются времена существования аварийной ситуации и т.д.

Особую опасность данная аварийная ситуация представляет в случае, когда разгерметизация (разрушение) трубопровода (фланцевых соединений и т.п.) с жидкой фазой происходит над крышей резервуара. Возможное воспламенение пролива или диффузионное горение газа может оказать повышенное тепловое воздействие на крышу резервуара, что требует проведения компенсирующих защитных мероприятий.

Выброс паровой фазы из предохранительных клапанов. Такая аварийная ситуация возможна при разгерметизации: трубопровода линии деаэрации; измерительной арматуры или насосного колодца; предохранительного клапана в результате отказа системы управления; вакуумного клапана.

Воспламенение высвободившихся паров приведет к образованию струйного горения паро-аэрозольной струи, которое может оказать повышенное тепловое воздействие на крышу резервуара, что требует проведения компенсирующих защитных мероприятий.

Данную аварийную ситуацию следует отнести к проектным, и ее сценарий должен учитываться при проектировании системы противопожарной защиты крыши внешнего резервуара.

Оценка параметров взрывопожароопасности проводилась применительно к крупномасштабным резервуарам вместимостью 50,100 и 200 тыс. м3, которые представляют наибольший интерес для практики.

Анализ результатов проведенных расчетов позволяет сделать следующие выводы.

* При неограниченном разлитии СПГ ввиду образования газопаровоздушных облаков значительных размеров основным поражающим фактором для человека является прямое воздействие пламени (в случае его нахождения в зоне, охваченной облаком) и тепловое излучение от огненного шара и пламени пожара пролива.

* При сгорании газопаровоздушного облака в режиме дефлаграции максимальное избыточное давление в воздушных ударных волнах не превысит 10-20 кПа.

* Сгорание газопаровоздушного облака в режиме детонации имеет заметную вероятность лишь при полном разрушении резервуара и проливе жидкости на неограниченную поверхность. Этому будут способствовать такие факторы, как огромные размеры облака, загроможденность пространства, наличие примесей тяжелых углеводородов, атмосферные условия.

* При проливе жидкости в пределах обвалования масса газа в стационарном облаке, образующемся при испарении жидкости из обвалования, почти на три порядка меньше, чем при неограниченном проливе.

* При разрушении трубопровода и проливе жидкости с постоянным расходом на неограниченную поверхность наиболее опасной является ситуация в первые 100-120 с. В этот период объем газовоздушного облака и масса газа, способная к взрыву, на порядок и более превышает соответствующие параметры облака, образующегося при длительном проливе и испарении жидкости.

В шестой главе «Исследование пожарной опасности высокоэффективных теплоизоляционных конструкций для низких температур» приведены результаты исследования пожарной опасности высокоэффективных теплоизоляционных конструкций.

В настоящее время в России активно ведутся работы по созданию новых для нашей страны объектов - крупномасштабных комплексов производства сжиженного природного газа (СПГ).

Одной из специфических особенностей технологических процессов сжижения природного газа является использование технологического оборудования (в том числе криогенного) и трубопроводов, функционирующих, при температурах существенно более низких, чем температура окружающей среды. При этом возникает необходимость использования высокоэффективных теплоизоляционных конструкций, сохраняющих свои теплоизоляционные свойства при длительной эксплуатации при низких температурах. В то же время такие конструкции из негорючих материалов имеют ряд существенных технологических недостатков, которые не дают возможности их использования в случае низкотемпературного оборудования. Поэтому в мировой практике широкое применение на такого рода объектах получили теплоизоляционные конструкции из горючих и трудногорючих материалов. В частности, на объектах производства СПГ для теплоизоляционных конструкций технологического оборудования и трубопроводов, работающих при низких температурах, предусматривается использование пенополиуретана или пенополиизоцианурата в качестве материалов теплоизоляционного слоя; армированного полиэфирного стеклопластика или армированной стекловолокном эпоксидной смолы в качестве материла покровного слоя; многослойной металлической фольги из алюминия и полиэфира (в качестве материла пароизоляционного слоя). Пример структуры типовой теплоизоляционной конструкции приведен на рис. 9.

Проведенный анализ существующих нормативных документов, содержащих требования пожарной безопасности к теплоизоляции технологического оборудования и трубопроводов, показал, что действующие в России документы либо не допускают использование

горючих и трудногорючих материалов для теплоизоляции технологического оборудования и трубопроводов, либо устанавливают значительные ограничения в их применении в зависимости от группы горючести материалов, из которых выполнены теплоизоляционные конструкции. В тоже время требованиями международных нормативных документов допускается использование горючих и трудногорючих материалов в теплоизоляционных конструкциях технологического оборудования и трубопроводов объектов по производству СПГ.

Пожарная опасность теплоизоляции оборудования и трубопроводов в значительной степени определяется не только горючестью непосредственно теплоизоляционных материалов, но и конструкцией теплоизоляции, а также свойствами материалов ее покровного слоя. При рассмотрении возможности использования тех или иных видов теплоизоляции очень важным вопросом является определение возможности распространения пожара по теплоизоляционным конструкциям. При этом необходимо исследовать теплоизоляционную конструкцию в целом, а не только пожарную опасность составляющих ее материалов.

Для определения возможности использования на объектах производства СПГ различных теплоизоляционных конструкций была разработана соответствующая методика и проведены крупномасштабные огневые испытания.

При огневых испытаниях моделировалось воздействие пожара углеводородов на теплоизоляционные конструкции в начальной стадии пожара на наружной установке. Для приближения условий испытаний к реальной ситуации испытания проводились как на горизонтально, так и на вертикально ориентированных теплоизоляционных конструкциях в соответствии с их типовым использованием на заводах СПГ. В качестве сценариев пожара рассматривался пожар пролива и факельное горение.

Исследуемые образцы представляли собой фрагменты реальных теплоизоляционных конструкций различного типа длиной не менее 3 м, нанесенные на стальные трубы длинной 4-6 м.

В качестве модельного очага пожара пролива использовались поддоны с горящим бензином (прямоугольной или кольцевой формы). Воздействие факельного горения моделировалось газовой горелкой

Рис. 9. Структура теплоизоляционной конструкции, состоящей из теплоизоляционных слоев, выполненных из материала РГО с покровным слоем из материала GRP.

ленточного типа, применяемой для испытания электрических кабелей на нераспространенние горения. Продолжительность воздействия модельного очага пожара пролива на теплоизоляционные конструкции составляла 9-15 мин, а факельного горения - 40 мин или до момента распространения пламени по всей длине образца.

При проведении испытаний изучали следующее:

- наличие или отсутствие образования расплавленных капель при огневом воздействии на образец;

- наличие или отсутствие распространения пламени по длине образца (при наличии определялась скорость распространения пламени);

- наличие или отсутствие самостоятельнрго горения образца после прекращения огневого воздействия модельного очага пожара.

После проведения испытаний определялась степень и характер повреждения теплоизоляционной конструкции. Фотографии огневых испытаний образцов типовых теплоизоляционных конструкций приведены на рис. 10-12.

Результаты огневых испытаний исследованных образцов типовых теплоизоляционных конструкций показали следующее.

♦ Теплоизоляционные конструкции из пенополиизоцианурата с покровным слоем из полиэфирного стеклопластика хорошо зарекомендовали себя с точки зрения ограничения распространения пламени и выгоранию слоев теплоизоляции.

Модельный очаг факельного горения не оказывает какого-либо значительного воздействия на теплоизоляционный материал как с наличием покровного слоя, так и без него. При воздействии модельного очага пожара пролива покровный слой горит локально, а внешний слой пенополиизоцианурата обугливается. Этот процесс останавливается при прекращении воздействия пожара пролива. Внутренние теплоизолирующие слои при воздействии модельного очага пожара не повреждаются. Распространение пламени по рассматриваемой теплоизоляционной конструкции не наблюдалось.

♦ Теплоизоляционные конструкции из пенополиуретана с покровным слоем из армированной эпоксидной смолы удовлетворительно зарекомендовали себя с точки зрения ограничения распространения пламени и выгоранию слоев теплоизоляции.

Распространение пламени по указанной теплоизоляционной конструкции возможно, покровный и теплоизолирующий слой поддерживают самостоятельное горение. Вставки из пенополиизоцианурата с покровным слоем из полиэфирного стеклопластика между секциями из пенополиуретана эффективно предотвращают распространение пламени.

Рис. 10. Воздействие пожара пролива бензина на образец из пенополиизоцианурата с покровным слоем из полиэфирного стеклопластика (вверху воздействие на горизонтально расположенный образец в течение 6,5 мин, внизу воздействие на горизонтально расположенный образец в течение 9 мин с момента зажигания пролива)

Рис. 11. Воздействие газовой горелки на образен из пенополиизоцианурата с покровным слоем из полиэфирного стеклопластика (время воздействия - 38 мин с момента зажигания горелки)

Рис. 12. Воздействие газовой горелки на образец из пенополиуретана с покровным слоем из армированной эпоксидной смолы со вставками из пенополиизоцианурата с покровным слоем из полиэфирного стеклопластика (время воздействия - 30 мин с момента зажигания горелки)

Таким образом, в теплоизоляционных конструкциях технологического оборудования и трубопроводов объектов по производству СПГ оказывается возможным пожаробезопасное применение указанных горючих материалов с учетом дополнительных защитных мероприятий по противопожарной защите. В ограниченных случаях пенополиуретан с покровным слоем из армированной эпоксидной смолы может применяться для теплоизоляции технологических трубопроводов с устройством вставок, обеспечивающих предотвращение распространения пламени через них. Исследования показали, что для таких вставок могут использоваться не только негорючие материалы, но и конструкции, эффективно ограничивающие распространение пламени.

В седьмой главе «Использование полученных результатов при разработке раздела «Требования пожарной безопасности к производственным объектам» «Технического регламента о требованиях пожарной безопасности?) изложены основные принципы обеспечения пожарной безопасности промышленных предприятий, которые использованы при разработке «Технического регламента о требованиях пожарной безопасности» (Федеральный закон от 22.07.08 № 123-ФЭ).

Как было показано в предыдущих главах, в этих целях целесообразно применить понятия пожарного риска.

Имеющиеся нормативные документы, регламентирующие вопросы обеспечения пожарной безопасности промышленных предприятий, в значительной степени устарели и не отражают современных подходов к обеспечению пожарной безопасности. Ситуация становится еще более острой с принятием Федерального закона «О техническом регулировании», согласно которому федеральные органы исполнительной власти вправе издавать в сфере технического регулирования акты только рекомендательного характера. Обязательные же требования должны содержаться в технических регламентах, принимаемых федеральными законами, или постановлениями Правительства Российской Федерации, или указами Президента Российской Федерации.

В связи с этим в диссертации обоснованы и разработаны предложения по основным принципам нормирования уровня пожарной безопасности промпредприятий, которые были приняты за основу при разработке раздела «Требования пожарной безопасности к производственным объектам» «Технического регламента о требованиях пожарной безопасности».

Федеральный закон «О техническом регулировании» устанавливает требования к содержанию технических регламентов, в том числе относящиеся к заданию требований безопасности. Вместе с тем разработчики «Технического регламента о требованиях пожарной безопасности» сталкивались с определенными трудностями, связанными, в частности, с тем, что в стране отсутствует достаточный опыт разработки и применения технических регламентов, а положения Федерального закона

«О техническом регулировании» допускают в отдельных случаях их неоднозначное толкование из-за того, что в нем не уточнено понятие «минимально необходимых требований безопасности» (ст. 7 п.1) и не определен смысл задания обязательных требований «исчерпывающим» образом (ст.7 п.З).

В связи с этим проанализирован опыт задания требований безопасности, сформировавшийся в Европейском Союзе (ЕС) в рамках директив нового и глобального подходов. Именно сходство технического регламента с директивой ЕС (директива по технической гармонизации 93/465/ЕЭС), на требования которой проводится подтверждение соответствия в ЕС, и является основным мотивом рассмотрения вопроса об использовании европейской практики.

Основные положения кратко сводятся к следующему: в директивах на объект технического регулирования задаются обязательные для выполнения существенные требования безопасности;

задача установления конкретных значений характеристик возлагается на европейские стандарты, а в переходный период - на национальные;

объект разработки, выполненный в соответствии с гармонизированными (с директивой) стандартами, рассматривается как соответствующий существенным требованиям директивы (принцип «презумпции соответствия»);

факт соответствия гармонизированным стандартам, подтвержденный определенным способом (процедурой), является реализацией принципа «презумпции соответствия».

Предлагаемый подход, по существу, определяет основы процедур и условий обязательного подтверждения соответствия. Таким образом, задание требований безопасности в директиве в виде существенных требований позволяет на долговременной основе применять ее в неизменном виде, т.е. задание требований безопасности в виде существенных требований предполагает, что «минимально необходимые требования безопасности» в трактовке Федерального закона «О техническом регулировании» - это ничто иное, как существенные требования в духе директив ЕС.

В этом случае должен действовать принцип «презумпции соответствия», заключающийся в том, что существенные требования технического регламента (минимально необходимые) считаются выполненными, если они соответствуют конкретным требованиям национальных (государственных) стандартов и сводов правил, гармонизированным с этим техническим регламентом. При этом задание требований безопасности «исчерпывающим» образом может быть интерпретировано как установление всех возможных источников опасности, применительно к которым и должны устанавливаться минимально необходимые требования безопасности.

Принцип «презумпции соответствия» должен стать важной правовой нормой, связывающей обязательные для исполнения технические регламенты со стандартами, которые являются добровольными. Такой подход, обеспечивает формирование прозрачной двухуровневой структуры документов, в которой на верхнем уровне технические регламенты, а на нижнем - гармонизированные с ними добровольные для применения стандарты.

Указанные принципы были приняты за основу при разработке «Технического регламента о требованиях пожарной безопасности». Рассматриваемое в диссертации применение критериев риска для нормирования уровня пожарной безопасности наиболее целесообразно для достаточно сложных и крупных производственных объектов, имеющих высокий уровень опасности. В то же время для относительно небольших объектов может быть реализован принцип «презумпции соответствия», заключающийся в данном случае в том, что если на объекте имеется относительно небольшое количество опасных веществ и материалов, не превышающее установленного порогового значения (относительно небольшой объект), и он отвечает всем требованиям нормативных документов по пожарной безопасности, пусть даже носящих рекомендательный характер, принимается без расчетов, что объект отвечает установленным критериям риска. Если объект относительно небольшой (в свете данного выше определения), но имеет определенные отступления от положений нормативных документов по пожарной безопасности, то «презумпцией соответствия» является разработка специальных технических условий и их согласование в установленном порядке. И лишь при наличии на объекте количества опасных веществ, превышающего пороговое значение, следует выполнять количественную оценку пожарного риска.

Данный подход может быть использован для обеспечения пожарной безопасности промышленных предприятий. Предлагаемая схема подтверждения соответствия установленным показателям риска представлена ниже на рис. 13.

В соответствии с требованиями «Технического регламента о требованиях пожарной безопасности» для работников предприятия и населения система пожарной безопасности объекта должна обеспечивать величины пожарного риска, связанного с промышленной деятельностью предприятия, не превышающие предельно-допустимые значения.

Требованиями указанного технического регламента устанавливаются критерии обеспечения пожарной безопасности предприятий. В качестве таковых принимаются следующие:

1. Пожарная безопасность работников предприятия считается безусловно обеспеченной, если индивидуальный пожарный риск менее 10"6 год"1.

Эксплуатация предприятия является недопустимой, если индивидуальный риск более 10"4 год'1.

Рис. 13. Схема подтверждения соответствия производственного объекта установленным значениям

риска

2. Пожарная безопасность населения, проживающего вблизи объекта, считается безусловно обеспеченной, если выполняются следующие условия:

индивидуальный пожарный риск, связанный с промышленной деятельностью предприятия, менее 10"8 год"1;

социальный пожарный риск, связанный с промышленной деятельностью предприятия, менее 10"7 год"1.

Эксплуатация предприятия является недопустимой, если индивидуальный риск, связанный с промышленной деятельностью предприятия, более 10"6 год'1 или социальный риск, связанный с промышленной деятельностью предприятия, более 10'3 год"'.

3. Эксплуатация предприятия при промежуточных значениях риска допускается, если предусмотрены меры по обучению персонала действиям при пожаре и по социальной защите работников и населения, компенсирующих условия повышенного риска.

При этом предложены следующие положения, которые представляется необходимым реализовать в будущем.

1. Если предприятие полностью удовлетворяет требованиям пожарной безопасности и количество горючих веществ (материалов), обращающихся на объекте, не превышает указанных в табл. 3 пороговых значений, то расчеты пожарного риска допускается не проводить.

В этом случае принимается, что для работников предприятия индивидуальный пожарный риск составляет менее 10"6 год'1 ; для населения - индивидуальный пожарный риск менее 10"8 год"1, социальный пожарный риск менее 10'7 год"1.

_ Таблица 3.

Наименование вещества Пороговое значение, тонн

Горючие газы Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости Горючие пыли и волокна Твёрдые горючие материалы Горючие жидкости, находящиеся на товарно-сырьевых складах и базах 500 2000 3000 5000 50000

Вид объекта Общая мощность установок

Объекты сбора, подготовки и переработки нефти Объекты сбора, подготовки и переработки газа 3 млн. тонн в год и более 3 млрд. м3 в год и более

Если расстояние между объектами менее 500 м, учитываются суммарные количества веществ (материалов), находящихся на них. Если имеется несколько видов горючих веществ (материалов), то превышение порогового значения определяется условием: тг , тж , тп , ттв ^ тпор.г тпорлс тпор.п тпор.тв где тг, Шх, т„, тт - количества горючих газов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, горючих пылей, волокон и твёрдых горючих материалов, соответственно; т„щг, п>т,р.ж ттр.п, тт>рм ~ соответствующие пороговые значения количеств указанных веществ (материалов).

2. Если количество обращающихся на предприятии горючих веществ (материалов) превышает указанные в табл. 3 пороговые значения или имеются отступления от требований пожарной безопасности, а также в случае отсутствия документов, регламентирующих требования пожарной безопасности к рассматриваемому предприятию, должны быть разработаны специальные технические условия, отражающие специфику обеспечения его пожарной безопасности.

Специальные технические условия должны быть согласованы федеральным органом исполнительной власти, уполномоченным на решение задач в области пожарной безопасности, что является подтверждением выполнения требуемых значений пожарного риска для работников предприятия и населения, проживающего вблизи предприятия.

Реализация указанных выше принципов позволит максимально гибко подойти к реализации требуемого уровня пожарной безопасности промышленных предприятий, сочетая в себе четкие и обоснованные критерии безопасности с относительно большой свободой выбора путей их осуществления.

В восьмой главе «Разработка методологии контроля за выполнением требований пожарной безопасности» излагается методология контроля за выполнением требований пожарной безопасности при рассмотрении проектно-сметной документации и при проверке объектов на этапе их эксплуатации.

Формулировка обоснованных требований пожарной безопасности еще не гарантирует достижения ее требуемого уровня, заданного в технических регламентах и нормативных документах, так как эти требования могут в той или иной мере нарушаться при проектировании, строительстве и эксплуатации объекта. В связи с этим возникает задача организации контроля за выполнением указанных требований. В рассматриваемой главе излагаются методические подходы к организации проверки выполнения требований пожарной безопасности. При этом рассматриваются технические, а не организационно-правовые аспекты такой проверки, причем основное внимание уделяется проверке с использованием нормативных документов по пожарной безопасности, которые в основном должны быть положены в основу проектирования промышленных объектов, т.к. в этом случае не требуется проведение расчетов пожарного риска.

Предметом контроля за выполнением требований пожарной безопасности являются: технико-экономическое обоснование, предпроектные предложения, проекты (рабочие проекты) документации на строительство новых, расширение, реконструкцию, реставрацию, капитальный ремонт и техническое перевооружение действующих предприятий, зданий и сооружений независимо от видов и форм собственности, источников финансирования, ведомственной принадлежности, содержащие раздел «Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности».

Проектная документация опасных производственных объектов, особо опасных, технически сложных, уникальных объектов должна содержать перечень мероприятий по предупреждению чрезвычайных ситуаций техногенного характера.

Подробно изложена методология контроля за выполнением требований пожарной безопасности.

В приложении представлены методики оценки опасных факторов, реализующихся при различных сценариях с пожарами на промышленных предприятиях с наличием горючих газов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей. Методики основаны на современных и наиболее надежных отечественных и зарубежных теоретических и экспериментальных данных, нормативных документах и руководствах и позволяют определять следующее:

- параметры истечения жидкостей и газов из отверстий в резервуарах;

- размеры площади растекание жидкости при квазимгновенном и локальном разрушении резервуара;

- массу паров ЛВЖ, выходящих через дыхательную арматуру;

- массу паров ЛВЖ и сжиженных газов при испарении со свободной поверхности в резервуаре и с поверхности пролива;

- максимальные размеры взрывоопасных зон;

- параметры волн давления при взрыве облака

смеси;

- параметры волны давления при взрыве резервуара с перегретой жидкостью или сжиженным газом при воздействии на него очага пожара;

- интенсивность теплового излучения от горящего резервуара, при пожаре пролива, огненном шаре и пожаре-вспышке;

- размеры факела при струйном горении газов и паров.

Рассмотрены также детерминированные и вероятностные критерии

поражения людей, зданий и оборудования тепловым излучением и ударной волной.

Представлены акты внедрения результатов диссертации.

Выводы

На основе проведённых в настоящей работе исследований могут быть сделаны следующие выводы.

1. Разработана новая концепция технического регулирования пожарной безопасности промышленных предприятий, основанная на сочетании вероятностного и детерминированного подходов к оценке пожарной безопасности.

2. Предложена методология оценки пожарного риска для промышленных объектов, детально учитывающая особенности технологических процессов производств, возможные сценарии возникновения аварий, частоты инициирующих событий, а также

использующая современные методы оценки величин поражающих факторов аварий с пожарами и взрывами. Указанная методология реализована в виде «Методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах», утвержденной приказом МЧС России от 10 июля 2009 г. № 404 (зарегистрирован в Министерстве Юстиции России 17 августа 2009 г. № 14541).

3. Разработана методология детерминированной оценки пожарной опасности промышленных предприятий, основанная на принципе максимальной проектной аварии и позволяющая сформулировать достаточные для обеспечения требуемого уровня пожарной безопасности защитные мероприятия.

4. Сделаны предложения по совершенствованию критериев категорирования помещений и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности, касающиеся нового принципа «максимального ожидаемого воздействия» для выбора расчетного варианта аварии и метода определения массы паров нагретых горючих жидкостей, участвующих во взрыве.

5. Получены новые количественные данные оценки пожарной опасности для особо пожароопасных и технически сложных производственных объектов, использующих новые современные технологии и склонных к каскадному (эффект «домино») развитию пожароопасных аварий (крупномасштабные хранилища нефти, сжиженного природного газа и сжиженных углеводородных газов; технологические комплексы подготовки нефти и газа; автозаправочные станции диметилового эфира; газобаллонные автомобили; сливоналивные эстакады для сжиженных газов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей; окрасочные камеры).

6. Предложены новые эффективные пожаробезопасные теплоизоляционные конструкции для низких температур обращающегося в технологическом процессе продукта. Разработана оригинальная методика испытаний указанных конструкций на пожарную опасность. Проведенные крупномасштабные испытания подтвердили пожарную безопасность предложенных теплоизоляционных конструкций.

7. На основе предложенной концепции нормирования пожарной безопасности производственных объектов разработан раздел «Требования пожарной безопасности к производственным объектам» «Технического регламента о требованиях пожарной безопасности».

8. Разработана методология контроля за выполнением требований пожарной безопасности при проектировании, строительстве и эксплуатации производственных объектов, реализованная в виде «Руководства по контролю за выполнением требований пожарной безопасности при проверке проектно-сметной документации», позволяющего повысить технический уровень экспертизы проектов и проверки строящихся и эксплуатируемых промышленных предприятий.

9. Комплекс проведенных исследований может быть квалифицирован как решение крупной народнохозяйственной проблемы -создание научных основ технического регулирования пожарной безопасности промышленных предприятий.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Болодьян И.А., Молчанов В.П., Дешевых Ю.И. и др. Пожарная безопасность объектов изотермического хранения сжиженного природного газа // Пожарная безопасность и охрана труда в газовой и химической промышленности. Материалы VI Всероссийской научно-практической конференции. С.-Петербург, 2000, с. 31-42.

2. Болодьян И.А., Молчанов В.П., Дешевых Ю.И. и др. Пожаровзрывобезопасность объектов хранения сжиженного природного газа. Процессы испарения и формирования пожаровзрывоопасных облаков при проливе жидкого метана. Методики оценки параметров // Пожарная безопасность, 2000, №4, с. 108-121.

3. Болодьян И.А., Молчанов В.П., Дешевых Ю.И. и др. Пожаровзрывобезопасность объектов хранения сжиженного природного газа. Расчет поражающих факторов при авариях на изотермическом резервуаре И Пожарная безопасность, 2001, № 1, с. 59-66.

4. ' Болодьян И.А., Молчанов В.П., Дешевых Ю.И. и др. Пожаровзрывобезопасность объектов хранения сжиженного природного газа. Основные требования пожарной безопасности к изотермическому хранилищу СПГ // Пожарная безопасность, 2001, №2, с. 68-84.

5. Bolodian I.A., Shebeko Yu.N., Molchanov V.P., Deshevich Yu.I. et al. An estimation of fire and explosion hazard of large tanks for liquefied natural gas// In: Proceedings of the 9th International Conference on Fire Science and Engineering. Edinburgh, 2001, v.l, p. 461-471.

6. Болодьян И.А., Молчанов В.П., Дешевых Ю.И. и др. Оценка пожарного риска для морской ледостойкой стационарной нефтегазодобывающей платформы // Крупные пожары: предупреждение и тушение. Материалы XVI научно-практической конференции. М.: ВНИИПО, 2001,4.1, с. 166-168.

7. Болодьян И.А., Молчанов В.П., Дешевых Ю.И. и др. Пожарная опасность объектов изотермического хранения сжиженного природного газа // Крупные пожары: предупреждение и тушение. Материалы XVI научно-практической конференции. М.: ВНИИПО, 2001, ч.1, с. 172-173.

8. Молчанов В.П., Болодьян И.А., Дешевых Ю.И. и др. Концепция объектно-ориентированного нормирования промышленных предприятий по пожарной безопасности // Пожарная безопасность, 2001, №4, с. 94-106.

9. Болодьян И.А., Молчанов В.П., Дешевых Ю.И. и др. Критерии допустимого пожарного риска для производственных объектов нефтегазового комплекса // Пожары и окружающая среда. Материалы XVI Международной научно-практической конференции. М.: ВНИИПО, 2002,

с. 136-138.

10. Bolodian I.A., Shebeko Yu.N., Molchanov V.P., Deshevich Yu.I. et al. Fire and explosion safety of large-scale LNG storages // Proceedings of the 6lh Asia-Pacific International Symposium on Combustion and Energy Utilization. Kuala-Lumpur, 2002, p. 489-495.

11. Болодьян И.А., Молчанов В.П., Шебеко Ю.Н., Дешевых Ю.И. О принципах определения минимально-допустимых расстояний при размещении технологического оборудования с горючими газами и легковоспламеняющимися жидкостями на промышленных предприятиях // Пожарная безопасность, 2002, №5, с. 33-36.

12. Шебеко Ю.Н., Болодьян И.А., Молчанов В.П., Дешевых Ю.И. Некоторые аспекты оценки пожарного риска для трубопроводов с горючими газами, легковоспламеняющимися и горючими жидкостями // Пожарная безопасность, 2003, №2, с. 106-108.

13. Болодьян И.А., Молчанов В.П., Дешевых Ю.И. и др. О допустимом пожарном риске для объектов нефтегазового комплекса // Об опыте декларирования промышленной безопасности и развитии методов оценки риска опасных производственных объектов. Материалы тематического семинара. М.: НТЦ «Промышленная безопасность», 2003, с. 88-90.

14. Shebeko Yu. N., Bolodian I.A., Molchanov V.P., Deshevich Yu.I. On the principles for determination of safe distances at location of installation with flammable gases and liquids on industrial plants // 4th International Seminar on Fire and Explosion Hazards. Book of Abstracts. Londonderry, 2003, p. 188-189.

15. Шебеко Ю.Н., Болодьян И.А., Молчанов В.П., Дешевых Ю.И. и др. Оценка пожарного риска для берегового перевалочного комплекса аммиака // Пожарная безопасность, 2004, №3, с. 44-51.

16. Шебеко Ю.Н., Молчанов В.П., Дешевых Ю.И. Оценка пожарного риска для крупномасштабного терминала отгрузки нефти // Пожарная безопасность, 2005, №1, с. 40-49.

17. Шебеко Ю.Н., Болодьян И.А., Молчанов В.П., Дешевых Ю.И. и др. Оценка пожарного риска от буровой площадки с комплексом первичной подготовки нефти и газа // Пожарная безопасность, 2005, №3, с. 14-21.

18. Шебеко Ю.Н., Молчанов В.П., Дешевых Ю.И. и др. Оценка пожарного риска для крупномасштабного терминала отгрузки нефти // Пожарная безопасность многофункциональных и высотных зданий и сооружений. Материалы XIX научно-практической конференции. М.: ВНИИПО, 2005, ч. 1, с. 174-177.

19. Шебеко Ю.Н., Молчанов В.П., Дешевых Ю.И. и др. Оценка пожарного риска для буровой площадки с комплексом первичной подготовки нефти и газа // Пожарная безопасность многофункциональных и высотных зданий и сооружений. Материалы XIX научно-практической конференции. М.: ВНИИПО, 2005, ч. 1, с. 187-191.

20. Shebeko Yu. N., Bolodian I.A., Molchanov V.P., Deshevich Yu.I. et al. Fire and explosion risk assessment for large-scale oil export terminal H Proceedings of the 6lh International Symposium of Hazards, Prevention, and Mitigation of Industrial Explosions. Halifax, Dalhouse University, 2006, p. 760772.

21. Шебеко Ю.Н., Гордиенко Д.М., Дешевых Ю.И., Кириллов Д.С. Экспресс-методы определения условной вероятности поражения человека тепловым излучением при пожарах на наружных технологических установках // Пожарная безопасность, 2006, №5, с. 73-79.

22. Болодьян И.А., Шебеко Ю.Н., Дешевых Ю.И. и др. Руководство по оценке пожарного риска для промышленных предприятий. М.: ВНИИПО, 2006.

23. Болодьян И.А., Дешевых Ю.И., Шебеко Ю.Н. и др. Актуальные вопросы совершенствования системы категорирования помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности // Пожарная безопасность, 2006, №6, с. 60-65.

24. Брушлинский H.H., Шебеко Ю.Н., Дешевых Ю.И. и др. Пожарные риски. Вып. 4. Управление пожарными рисками. М.: ВНИИПО, 2006, 146 с.

25. Дешевых Ю.И. Принципы обеспечения пожарной безопасности изотермических хранилищ сжиженного природного газа // Пожарная безопасность объектов защиты. М.: ВНИИПО, 2001, с. 3-39.

26. Болодьян И.А., Дешевых Ю.И., Шебеко Ю.Н. и др. Пожарная опасность теплоизоляционных конструкций из горючих и трудногорючих материалов // Пожарная безопасность, 2007, №2, с. 55-56.

27. Болодьян И.А., Шебеко Ю.Н. Гордиенко Д.М., Дешевых Ю.И. и др. Методология оценки пожарного риска для промышленных объектов // Исторические и современные аспекты решения проблем горения, тушения и обеспечения безопасности людей при пожарах. Материалы XX Международной научно-практической конференции. М.: ВНИИПО, 2007, Ч. 1, с. 25-28.

28. Некрасов В.П., Шебеко Ю.Н., Гордиенко Д.М., Дешевых Ю.И. и др. Нормирование пожарной безопасности морских стационарных нефтегазодобывающих платформ // Там же, с. 28-32.

29. Шебеко Ю.Н., Гордиенко Д.М., Дешевых Ю.И. и др. Оценка влияния на пожарную опасность участков автомобильных эстакад расположенных вблизи них автозаправочных станций // Там же, с. 140-141.

30. Болодьян И.А., Шебеко Ю.Н., Дешевых Ю.И. и др. Исследование пожарной опасности высокоэффективных теплоизолирующих конструкций из горючих и трудногорючих материалов // Там же, с. 145147.

31. Shebeko Yu.N., Bolodian I.A., Molchanov V.P., Deshevih Y.I. et ol. Fire and explosion risk assessment for large-scole oil export terminal // Journal of Loss Prevention in the Process Indastries, 2007, V. 20, № 4-4, p. 651-658.

32. Брушлинский H.H., Шебеко Ю.Н., Болодьян H.A., Дешевых Ю.И. и др. Пожарные риски. Динамика, управление, прогнозирование. М.: ВНИИПО, 2007,369 с.

33. Болодьян И.А., Шебеко Ю.Н., Гордиенко Д.М., Дешевых Ю.И. и др. Особенности оценки пожарного риска морсюгх нефтегазодобывающих платформ // Пожарная безопасность, 2007, № 4, с. 11-21.

34. Шебеко Ю.Н., Болодьян И.А., Гордиенко Д.М., Дешевых Ю.И. и др. Оценка пожарной безопасности нефтебазы при возникновении в условиях городской застройки отступлений от требований пожарной безопасности // Пожарная безопасность, 2007, № 4, с. 22-28.

35. Шебеко Ю.Н., Гордиенко Д.М., Некрасов В.П., Дроздов А.Е., Черноплеков А.Н., Шавкин C.B., Ляиин A.A., Дешевых Ю.И., Гилетич А.Н. Исследование процесса эвакуации людей при пожаре с этажерки технологической линии газоперерабатывающего завода // Пожарная безопасность, 2008, № 1, с. 83-88.

36. Shebeko Yu.N., Malkin V.L., Gordienko D.M., Deshevih Yu.I. et al. An assessment of a fire risk for multifuel car refueling stations // Resilience of Cities to Terrorist and other Threats. Ed. by H.J. Pasman and I.A. Kirillov, Springer, 2008, p. 135-144.

37. Шебеко Ю.Н., Болодьян И.А., Гордиенко Д.М., Дешевых Ю.И. и др. Особенности оценки пожарного риска для сложных и уникальных сооружений // Актуальные проблемы пожарной безопасности. Тезисы докладов XXI Международной научно-практической конференции. Часть 1.М.: ВНИИПО, 2009, с. 3-5.

38. Шебеко Ю.Н., Болодьян И.А., Гордиенко Д.М., Дешевых Ю.И. и др. Обеспечение пожарной безопасности товарно-сырьевого склада сжиженного углеводородного газа, расположенного в черте населенного пункта // Пожарная безопасность, 2009 № 3, с. 64-71.

39. Шебеко Ю.Н., Болодьян И.А., Гордиенко Д.М., Дешевых Ю.И. и др. Обеспечение пожарной безопасности резервуарного парка хранения нефтепродуктов, расположенного вблизи жилых и общественных зданий // Пожарная безопасность, 2009, № 2, с. 33-41.

40.' Шебеко Ю.Н., Гордиенко Д.М., Дроздов А.Е., Дешевых Ю.И., Гилетич А.Н. Оценка риска эскалации пожара в производственных зданиях и сооружениях // Актуальные проблемы пожарной безопасности. Материалы XXII Международной научно-практической конференции. Часть 1. М.: ВНИИПО, 2010, с. 21-22.

41. Дешевых Ю.И., Гилетич А.Н., Пермякова Ю.В., Шебеко Ю.Н., Гордиенко Д.М., Пономарев A.A. К вопросу об оценке пожарного риска для магистральных трубопроводов // Трубопроводный транспорт (теория и практика), 2010, №2, с. 24-28.

42. Дешевых Ю.И. Требования, технические условия и обоснование комплекса мер в области обеспечения пожарной безопасности опасных и критически важных объектов // Проблемы горения и тушения пожаров.

Сборник научных трудов под ред. Н.П. Копылова. Вып. 2. 2010. ДСП. Инв. №5-26/660 ДСП.

43. Болодьян И.А., Борзов Б.А., Дешевых Ю.И., Мелихов A.C. Анализ состояния противопожарной защиты объектов наземной инфраструктуры и технологий, осуществляемых на космодроме «Байконур», разработка рекомендаций по повышению пожарной безопасности космодрома «Байконур» // Проблемы горения и тушения пожаров. Сборник научных трудов по ред. Н.П. Копылова. Вып. 2. М.: ВНИИПО, 2010. ДСП. Инв. №5-26/660-ДСП.

Подписано в печать 02.07.10 г. Формат 60x84/16. Печать офсетная усл. печ.л. 2,79. Уч.-изд. л. 2,59. Т-100 экз. Заказ №

Типография ВНИИПО МЧС России 143903, Московская обл., г. Балашиха, мкр. ВНИИПО, д. 12.