3. Анализ технических решений, направленных на обеспечение техногенной безопасности
3.1 Решения, направленные на предупреждение развития промышленных аварий и локализацию выбросов опасных веществ
Для уменьшения риска аварий на объекте предусмотрены следующие меры:
· основное оборудование, в котором находится хлор (контейнеры) размещается в заглубленный на 1,5 м приямок для хранения контейнеров, где они размещаются на подставках;
· резервуар с нейтрализующим раствором для погружения в него аварийного контейнера; в качестве нейтрализующего раствора принят 10% раствор кальцинированной соды;
· приточно-вытяжная вентиляция, рабочая – 6 крат; аварийная – 12 крат; выброс воздуха из склада хлора в рабочем режиме через отдельно стоящую вытяжную трубу высотой 15 м с факельным выбросом, при аварийном режиме – с предварительной очисткой в скрубберах;
· санитарные колоны (скрубберы) с насадкой из колец Рашига и орошением нейтрализующим раствором;
· водяная завеса внутри складов и по периметру глухого ограждения;
· обваловка глухого ограждения;
· глухая несгораемая стена между складом хлора и остальными бытовыми и вспомогательными помещениями;
· сигнализаторы хлора внутри помещений по территории хлорного хозяйства;
· в складах хлора и хлораторной два выхода с противоположных сторон с открыванием дверей по ходу эвакуации;
· включение освещения снаружи склада; освещение рабочее, аварийное на напряжение 220 В, при ремонте – на 12 В;
· световая на входе в аварийное помещение и звуковая сигнализация;
· эвакуационные выходы из всех вспомогательных помещений;
· по периметру ограждения за территорией хлорного хозяйства дополнительные пожарные гидранты для возможностей подключения переносных распылителей и создания дополнительной защитной водяной завесы;
· спецодежда, спецобувь и средства индивидуальной защиты;
· связь.
Помещения проектируемого и реконструируемого складов хлора оборудуются системой поглощения хлора и водяной завесой для ограничения распространения хлорного облака за пределы здания. Все эти системы включаются в работу при аварийном режиме работы склада хлора. Система поглощения хлора состоит из резервуара нейтрализующего раствора, объединенного с емкостью этого же раствора под скрубберами, орошаемых скрубберов, насосов, перекачивающих нейтрализующий раствор из резервуара в верхнюю зону санитарной колонны.
Проектом предусматривается два режима работы хлораторной, переоборудованной под склад: рабочий режим и аварийный режим.
В рабочем режиме выполнено:
- контроль давления на напорных трубопроводах насосов нейтрализующего раствора;
- поддержание температуры приточного воздуха и защита калорифера от замораживания;
- управление рабочими приточно-вытяжными системами по месту и со щита управления в операторской;
- АВР рабочих вытяжных вентиляторов.
При превышении предельно допустимой концентрации хлора в складе (аварийная ситуация) предусмотрено 2 режима управления работой аварийной системы: ручной и автоматический.
При превышении ПДК хлора в складе контейнеров автоматически включается аварийный вытяжной вентилятор, одновременно включается насос для перекачки нейтрализующего раствора из резервуара в верхнюю зону скруббера. Автоматически открываются затворы в камере переключений и задвижки на линиях подачи воды на водяную завесу склада. После открытия затворов в камере переключений с интервалом в 30 сек. включается насос водяной завесы.
При этом все системы рабочей вентиляции отключаются. Срабатывает световая и звуковая сигнализация на щите управления и у входов в аварийное помещение.
Непрерывный контроль за концентрацией хлора в помещении склада, осуществляется с помощью газоанализатора “ССХ-1” сигнала о превышении ПДК хлора на складе от газоанализатора подаются на контроллер “ЕН-150”, установленный на щите управления, с помощью которого осуществляется автоматическое управление электродвигателями механизмов системы ликвидации аварии с хлором в складе.
3.2 Описание систем автоматического регулирования, блокировок, сигнализаций
- Узел автоматической системы обмена Этот узел, в зависимости от заданного давления, помогает автоматически переключать емкости с хлором. Узел обмена контейнеров оборудован четырьмя запорными клапанами, два из которых оснащены электроприводами. На каждой стороне оборудования находятся по два запорных клапана. Комплектующими элементами узла являются также контактный манометр и контрольная панель А101. Клапаны с электроприводами открывают или закрывают доступ хлора из данной емкости. Контрольная панель соединена с системой автоматики. В случае утечки хлора клапаны автоматически закрываются и отсекают доступ хлора к установке хлорирования.
- Узел автоматической системы обмена Этот узел, в зависимости от заданного давления, помогает автоматически переключать емкости с хлором. Узел обмена контейнеров оборудован четырьмя запорными клапанами, два из которых оснащены электроприводами. На каждой стороне оборудования находятся по два запорных клапана. Комплектующими элементами узла являются также контактный манометр и контрольная панель А101. Клапаны с электроприводами открывают или закрывают доступ хлора из данной емкости. Контрольная панель соединена с системой автоматики. В случае утечки хлора клапаны автоматически закрываются и отсекают доступ хлора к установке хлорирования.
- Узел компенсационной камеры обозначен символом С102. Эта система предохраняет установку перед потерей плотности соединений, вызванной не контролированным ростом давления хлора. Система состоит из пластины безопасности, отделяющей установку хлорирования от компенсационной камеры, контактного манометра и компенсационной камеры (напорный бак). Если заданное разрывное давление 14 бар будет превышено, произойдёт разрыв пластины безопасности и избыток хлора проникнет в камеру. Контактный манометр передаст сигнал контрольной системе, которая автоматически выключит установку – пересечёт доступ хлора из контейнеров и выключит обогрев испарителя.
- Редукционный клапан хлора обозначен на схеме символом Y100. Исполняет он двойную роль: редуцирует давление транспортируемого из испарителя газового хлора, а в случае излишнего роста давления, утечки хлора или другой аварии является дополнительно клапаном (имеющим электрический привод), отсекающим подачу хлора к другим частям установки. За редукционным клапаном размещён контактный манометр, контролирующий давление хлора, транспортируемого в вакуумную линию.
- Датчик утечки газового хлора обозначен на схеме символом А112 и А111. Датчик должен контролировать утечку газового хлора. Электронный модуль обслуживает два измерительных зонда. Информация об утечке хлора передаётся в систему автоматического управления установкой, которая автоматически задерживает работу оборудования.
- Анализатор хлора в воде обозначен символами А110 и А111. С помощью анализатора измеряется уровень хлора в воде. Анализатор состоит из электронного модуля и измерительной самочистящейся ячейки.
- Редукционно-вакуумный узел обозначен на схеме символом С104. Этот узел поддерживает постоянный уровень вакуумметрического давления в линии хлора на подводе к инжектору, который создаёт вакуум в трубопроводе. Редукционно-вакуумный узел представляет собой систему собранных на одной панели клапанов: вакуумного затвора, вентиляционного клапана и клапана безопасности вакуума. Максимальная производительность узла - 200 кг Cl2/ч. Такая система обеспечивает и поддерживает стабильность рабочего режима вакуумной системы даже во время колебаний рабочих параметров хлоратора и инжектора. Один узел регулировки вакуума может обслуживать пять рабочих хлораторов. Это позволяет избежать многих соединительных систем, что положительно влияет на бесперебойную работу установки.
4. Анализ опасностей на объекте
4.1 Сведения об известных авариях
Информация о 20 случаях крупных аварий с хлором за период 1939-1981 гг. приведена в таблице 3.
Таблица 3. Некоторые аварии с выбросом хлора
| п/п | Дата аварии | Место аварии | Хранилище хлора | Масса облака, т | Количество погибших |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1 | 10 декабря 1976 г. | Батон-Руж, шт. Луизиана, США | Резервуар | 90 | 0 |
| 2 | 5 ноября 1947 г. | Раума, Финляндия | Тоже | 30 | 19 |
| 3 | 30 декабря 1962 г. | Корнуолл, Канада | Ж/д цистерна | 28 | 0 |
| 4 | 13 марта 1965 г. | Гриффит, шт. Индиана, США | Тоже | 27 | 0 |
| 5 | 31 января 1965 г. | Ла-Барр, шт. Луизиана, США | Тоже | 27 | 1 |
| 6 | 13 декабря 1926 г. | Сент-Обан, Франция | Резервуар | 24 | 19 |
| 7 | 10 мая 1929 г. | Сиракьюз, шт. Нью-Йорк, США | Тоже | 24 | 1 |
| 8 | 24 декабря 1939 г. | Зарнешти, Румыния | Тоже | 24 | 60 |
| 9 | 1917г. | Уайандотт, шт. Мичиган, США | Тоже | 17 | 1 |
| 10 | 4 февраля 1947 г. | Чикаго, шт. Иллинойс, США | Ж/д цистерна | 16 | 0 |
| 11 | 8 февраля 1934 г. | Ниагара-Фолс, шт. Нью-Йорк, США | То же | 15 | 1 |
| 12 | 4 апреля 1952 г. | Вальсум, ФРГ | Резервуар | 15 | 7 |
| 13 | 28 апреля 1963 г. | Брандсвилл, шт. Пенсильвания, США | Ж/д цистерна | 8 | 0 |
| 14 | 26 января 1940 г. | Мьодолен, Норвегия | То же | 7 | 3 |
| 15 | 1 августа 1949 г. | Фрипорт, шт. Техас, США | Трубопровод | 4 | 0 |
| 16 | 30 марта 1956 г. | Лейк-Чарльз, шт. Луизиана, США | То же | 3 | 0 |
| 17 | 12 ноября 1936 г. | Джонсонберг, шт. Пенсильвания, США | Ж/д цистерна | 2 | 0 |
| 18 | 12 июля 1964 г. | Мобил, шт. Алабама, США | Трубопровод | Нет данных | 1 |
19 | 10 ноября 1979 г. | Миссиссауга, Канада | Ж/д цистерна | 60 | Нет данных |
| 20 | 1 августа 1981 г. | Пос.Монтана Мексика | То же | 300 | 17 |
Некоторые из этих 20 аварий более детально описаны ниже.
АВАРИЯ 10 ДЕКАБРЯ 1976 г. В БАТОН-РУЖ (ШТ. ЛУИЗИАНА, США)
В данном случае произошло разлитие хлора массой в 90 т. Испарение протекало со скоростью 1,8 т/ч. Отметим, что в данном случае никто не погиб, хотя авария произошла вблизи крупного города. Это объясняется тем, что ветер отнес облако за реку Миссисипи (ширина реки около 1 км) на малонаселенную местность. В Качестве меры предосторожности 10 тыс. студентов и 500 чел. местного населения были эвакуированы. Некоторым работникам предприятия была оказана медицинская помощь.
Причиной утечки послужил относительно слабый взрыв смеси природного газа и воздуха. От ударной волны резервуар с хлором упал с поддерживающих опор. При падении на землю резервуар получил пробоину. Размеры пробоины не указаны. Наличие следующих условий уменьшило последствия от этой аварии: низкая плотность населения на пути движения облака; процесс утечки происходил медленно, так как пробоина имела малые размеры; низкая температура воздуха (авария произошла в декабре).
АВАРИЯ 5 НОЯБРЯ 1947 г. В РАУМА (ФИНЛЯНДИЯ)
Причиной аварии послужили переполнение резервуара, не имевшего предохранительного клапана, и последующий разрыв оболочки резервуара.
Размер утечки составил 30 т. В результате погибли 19 человек, находи: радиусе 150 м от резервуара. Люди, находившиеся в помещениях в 200 м от места утечки, не пострадали.
АВАРИЯ 31 ЯНВАРЯ 1961 г. В ЛА-БАРРЕ (ШТ. ЛУИЗИАНА, США)
В результате железнодорожной катастрофы, вызванной сходом состава с рельс, из пробитой цистерны вылилось не менее 35 т хлора. Образовавшееся облако было частично ограничено защитной дамбой вдоль берега реки Миссисипи в направлении распространения. Отмечена массовая гибель домашних животных (49 свиней, 4 мула, 2 коровы, 1 лошадь, 320 кур). На основании местоположения трупов животных площадь зоны поражения оценена в 15 км2. Зона, в которой быстро погибли находившиеся там животные, была расположена в 2 км от места аварии. Эта зона располагалась по направлению ветра.
Через 3 ч после аварии были взяты пробы воздуха на анализ; концентрация хлора составляла 1200 мг/м3 в 75 м от места аварии. Такой уровень загазованности сохранялся в течение 7 ч после аварии. Через 9 ч концентрация хлора снизилась до 24 мг/м3 в непосредственной близости от места аварии. Это объясняется тем, что скорость испарения многотонного разлития хлора весьма невысока.
В результате аварии пострадали 100 чел.; 15 чел. были отправлены в госпиталь, из которых один - 11-месячный младенец - умер через 5 ч с момента отравления. У 10 чел. развился отек легких, 5 чел. при поступлении в госпиталь находились в бессознательном состоянии. Пострадавшим назначали кислород и атропин. Умерший ребенок в момент аварии находился в доме на расстоянии 500 м от места утечки. Пытаясь спасти задыхавшегося ребенка, отец вынес его на улицу, однако этим только усугубил положение, так как концентрация хлора на улице была выше, чем в помещении. Другой двухмесячный младенец и его отец, находившиеся внутри этого дома, остались в живых.
АВАРИЯ 13 ДЕКАБРЯ 1926 г. В СЕНТ-ОБАНЕ (ФРАНЦИЯ)
В данной аварии образовалось разлитие 24 т хлора, в результате чего погибло 19 чел. Причиной аварии послужил внутренний взрыв, происшедший в результате реакции между хлором и водородом, который является побочным продуктом при электролизе. Погибшие люди в основном находились в радиусе 50 м от аварийного резервуара.
АВАРИЯ 24 ДЕКАБРЯ 1939 г. В ЗАРНЕШТИ (РУМЫНИЯ)
Во время этой аварии образовалось разлитие 24 т хлора и погибло 60 чел. Предполагается, что причиной утечки послужил разрыв оболочки резервуара под действием гидравлического давления. Погибшие люди находились в основном вокруг резервуара, но несколько человек на железнодорожной станции, расположенной в 250 м от места аварии, также погибли. Эта авария принесла два печальных рекорда: во-первых, 60 чел. погибших - это наибольшее число погибших за всю историю аварий с выбросом хлора; во-вторых, один из погибших находился на расстоянии около 800 м от места аварии - это наибольшее удаление от места аварии с выбросом хлора при летальном исходе для пострадавшего.
В момент аварии был легкий ветер, и скорость дрейфа облака была мала. Многим людям удалось взобраться на возвышенности и таким образом избежать попадания в облако хлора.
АВАРИЯ 10 НОЯБРЯ 1979 г. В МИССИССАУГА (КАНАДА)
Причиной аварии послужил сход с рельсов 25 или 26 вагонов-цистерн, из которых в одном содержался хлор, в одиннадцати - пропан, в трех - толуол и в трех гидроксид натрия.
Причиной схода с рельсов послужило заклинивание буксы одного из вагонов вследствие перегрева. Цистерна с хлором (90т) в результате схода с рельсов; получила пробоину. После аварии цистерну, в которой оставалось 30 т хлора, залатали и оттащили с места происшествия. Местность вокруг цистерны с хлором была завалена обломками, несколько цистерн с пропаном загорелись. Одна из этих цистерн взорвалась, осколки разлетелись на значительное расстояние. Высказано предположение, что восходящие потоки воздуха от горящих цистерн предотвратили интенсивное рассеяние испарившегося хлора. Пожар продолжался в течение 6 дней, в его тушении принимали участие 100 пожарных.
О погибших или пострадавших не сообщалось. Полиция эвакуировала 200 тыс. жителей на площади в 125 км2. Для части населения эвакуация длилась около недели.
АВАРИЯ 1 АВГУСТА 1981 г. В ПОС. МОНТАНА (МЕКСИКА)
В результате железнодорожной катастрофы (отказ тормозов) 32 цистерны с хлором сошли с рельсов в узком ущелье. Образовалось разлитие 300 т хлора. Образовавшееся облако хлора накрыло поселок Монтана - примерно 20 домов. Погибло 17 чел. Считается, что до 500 чел. попали в загазованную зону, многие из них были с отравлением отправлены в госпиталь. Тысячи людей покинули близлежащий город Серритос.
4.2 Условия возникновения и развития аварий Выявление возможных причин возникновения и развития аварийных ситуаций с учетом отказов и неполадок оборудования, возможных ошибочных действий персонала, внешних воздействий природного и техногенного характера.
Процесс хранения хлора на очистной водопроводной станции не связан с химическим процессом (нет реакционных химических превращений, отсутствуют экзо- и эндотермические реакции, нет образования химических соединений, повышающих опасность ОВС).
Продукт, хранящийся на ОВС относится к токсичным. Поэтому разгерметизация оборудования может привести к образованию облака с возможностью последующего поражения людей.
К основным причинам возникновения аварийных ситуаций, в результате которых возможен выброс хлора в окружающую среду, относятся:
- отказ (неполадки) оборудования;
- ошибочные действия персонала;
- внешние воздействия природного и техногенного характера.
Ниже рассматриваются возможные причины возникновения аварийных ситуаций и кратко анализируются возможные их последствия.
Отказ оборудования возможен при:
- внезапном прекращении подачи на участок энергосредств (электроэнергии, воздуха КИП и А);
- выходе из строя средств контроля и сигнализации;
- разгерметизации аппаратов и трубопроводов.
ОВС является источником повышенной опасности из-за значительных объемов хлора, находящегося в емкостях. Отказы емкостного оборудования следует ранжировать по уровню потенциальных утечек и выбросов продукта. Поэтому оценка производится по вероятности возникновения крупной аварии, связанной с разрушением сосудов. В рассмотрение не принимаются отказы прокладок и сварных швов, поскольку при этом эквивалентный диаметр отверстий обычно меньше 10мм, подобные утечки легко локализуются и не приводят к выбросам больших количеств продукта.
Причинами разгерметизации емкостей могут быть:
- ошибки при проектировании и изготовлении;
- нарушение режимов эксплуатации;
- нарушение герметичности прокладок, сальников, фланцевых соединений оборудования и трубопроводов с хлором, находящихся под давлением.
По данным, опубликованным в зарубежных источниках, примерно половина аварийных выбросов происходит из-за разрушения трубопроводов. К основным типам отказов трубопроводов, приводящим к значительным утечкам, следует отнести образование протяженных трещин с эквивалентным диаметром более 10 мм. Отечественная статистика по отказам технологических трубопроводов весьма ограничена. При оценке вероятности отказов (разрушения) трубопроводов учитывалось, что трубопроводы эксплуатируются при сравнительно невысоких давлениях и температурах и скорость коррозии относительно невелика.
Трубопроводы ОВС, находящиеся под избыточным давлением, характеризуются незначительной протяженностью (не более 10 м) и небольшими диаметрами (25 мм). Основная часть трубопроводов находится под вакуумом и не представляет опасности. В оборудовании минимизировано количество резьбовых, фланцевых и сварных соединений, чтобы предотвратить возможность потери плотности соединений и не допустить к утечке хлора. Поэтому аварии, связанные с разгерметизацией трубопроводов и арматуры в декларации не рассматривались.
По степени надежности электроснабжения склады хлора и хлораторная относятся к потребителям первой категории по ПУЭ. Поэтому аварии, связанные с внезапным прекращением подачи на участок энергосредств (электроэнергии, воздуха КИП и А), выходом из строя средств контроля и сигнализации в декларации не рассматривались.
Ошибочные действия производственного персонала возможны при:
- экстремальных ситуациях;
- нарушении правил и норм техники безопасности;
- принятии неправильных решений при ведении технологического процесса, при остановке или пуске в работу оборудования.
К внешним воздействиям природно-техногенного характера относятся:
- разряды статического электричества;
- грозовые разряды, в результате которых может произойти взрыв или пожар на участке;
- смерч, ураган, сопровождающийся повреждением оборудования и коммуникаций;
- диверсии.
Учитывая, что территория ОВС охраняется, в данном проекте аварийные ситуации от диверсий не рассматриваются.
0 комментариев