Разработка обоснования безопасности для открытых складов кислот и щелочей

Специалисты ООО «ТЭЗиСПроект» на примере открытого склада серной кислоты описали методический подход к разработке обоснования безопасности опасного производственного объекта, показали способы оценки риска применения выбранных альтернативных мер безопасности и приемы проверки достаточности их использования.

H2 SO4

Среди минеральных кислот серная кислота по объему выпуска и потребления занимает первое место. Ее мировое производство за последние 25 лет выросло более чем в три раза и составляет в настоящее время более 160 миллионов тонн в год. Такие объемы выпуска и использования с учетом ее активности и опасности (второй класс опасности) делают проблемы безопасного хранения этого вещества весьма актуальными.

Согласно приложению №1 Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» в редакции от 2 июля 2013 года (116-ФЗ) к категории опасных производственных объектов (ОПО) относятся объекты, на которых получаются, используются, перерабатываются, образуются, хранятся, транспортируются, уничтожаются токсичные вещества. По приложению №2 116-ФЗ при количестве таких веществ более одной тонны для ОПО устанавливается IV класс опасности, более 20 тонн — III класс, более 200 тонн — II класс, более 2000 тонн — I класс опасности.

Требования, обеспечивающие безопасную эксплуатацию и обслуживание подобных объектов, изложены в Федеральных нормах и правилах «Правила безопасности химически опасных производственных объектов» (ФНП), однако достаточно часто в силу технических, экономических или иных серьезных и обоснованных причин требуются отступления от положений этого документа. Тогда согласно четвертому пункту третьей статьи 116-ФЗ устанавливается, что, в случае обоснованной необходимости отступлений от требований промышленной безопасности, установленных ФНП, могут быть выдвинуты альтернативные требования. В этом случае разрабатывается обоснование безопасности опасного производственного объекта, в котором доказывается, что примененные альтернативные требования обеспечивают защищенность не ниже, чем те, от которых сделано отступление, причем доказательства должны быть достаточными и аргументированными.

Подобное обоснование было сделано специалистами ООО «ТЭЗиСПроект» для открытого склада, состоящего из трех резервуаров хранения серной кислоты и одного резервного резервуара объемом 300 кубометров каждый, где резервуары оборудованы средствами измерения, контроля и регулирования уровня кислоты с сигнализацией предельных значений уровня и средствами автоматического отключения ее подачи в емкости при достижении заданного предельного уровня или другими средствами, исключающими возможность перелива. Резервуары установлены в поддоне, вместимость которого достаточна для содержания одного аппарата максимальной емкости в случае его аварийного разрушения. Высота защитного ограждения на 0,2 метра выше уровня расчетного объема жидкости. Однако поддон склада не имеет стационарного слива в специальную канализацию, при этом открытый склад дополнительно не защищен от атмосферных осадков, что является нарушением 159 пункта ФНП.

Задачей обоснования безопасности опасного производственного объекта является оценка риска аварии, связанной с отступлениями от требований промышленной безопасности, и разработка компенсирующих мероприятий, приводящих к приемлемому уровню риска. Разработанный специалистами ООО «ТЭЗиСПроект» подход для этого случая может быть рекомендован и для разработки обоснования безопасности подобных ОПО. 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТЕЙ

На основе обобщения и анализа статистических данных по оценке частоты отказов оборудования и положениям [1] должны быть определены вероятности опасных событий, связанных с отступлениями от требований промышленной безопасности.

Опасными событиями в рассматриваемой ситуации являются полная или частичная разгерметизация резервуара. При этом возможны химические ожоги и отравление персонала, находящегося на открытом складе, наиболее опасно попадание воды в серную кислоту, поскольку при их взаимодействии происходит бурная реакция с большим выделением тепла, паров и газов. На основе анализа результатов обработки статистических данных были определены вероятности следующих событий.

Вероятность полной разгерметизации одного резервуара хранения, включая разрыв сварных швов и фланцев трубопроводов, обвязки и полного разрушения, — примерно 1*10-4 в год, частичной разгерметизации — примерно 1*10-3 в год.

Были рассмотрены возможные основные сценарии действия поражающих факторов, при этом использовалась двухуровневая детализация сценариев. На первом уровне выделены следующие группы сценариев:

С1. Полная или частичная разгерметизация резервуаров в сухую погоду. Разлив кислоты в объеме поддона.

С2. Полная или частичная разгерметизация резервуаров во время или после дождя. Вода, скопившаяся в поддоне, уменьшает его объем, и при аварии кислота может вылиться за пределы поддона.

С3. После полной или частичной разгерметизации резервуаров начался дождь. При возникновении аварии ее последствия стараются устранить как можно быстрее, но не исключена возможность, что в это время будет идти дождь, в результате чего начнется реакция кислоты с водой с выделением тепла, паров и газов (возможно разбрызгивание). Эффект реакции будет зависеть от интенсивности осадков.

С4. Полная или частичная разгерметизация резервуаров после выпадения атмосферных осадков в зимний период (снега). Необходимо учитывать, что в зимний период персонал склада проводит уборку выпавшего снега, что повышает опасность травматизма из-за увеличения времени нахождения рабочих в поддоне.

Второй уровень детализации возможных сценариев опасных событий представлен в таблице 1. При проведении анализа и оценки риска наступления опасных событий, выделенных в таблице 1, специалистами ООО «ТЭЗиСПроект» были использованы принципы, изложенные в ГОСТ Р ИСО 31000:2010 (ISO 31000:2009) «Менеджмент риска. Принципы и руководство» [2, стр. 48].

УЧЕТ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

Для количественного определения риска необходимы статистические данные о климатических условиях места, где расположен опасный производственный объект. Для рассматриваемого открытого склада это 163 суток без осадков, 97 суток с осадками в виде дождя и 105 суток с осадками в виде снега (данные получены с помощью интернет-ресурсов и СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»).

Необходимо также учитывать, сколько рабочих одновременно может находиться на территории склада (в поддоне) и в течение какого времени. При допущении, что одновременно там может находиться не более трех рабочих в смену, а рабочий день включает в себя три смены, работы, проводимые в поддоне, делятся на регулярный осмотр емкостей не менее одного раза в смену в течение около 15 минут и уборку снега в течение около 30 минут.

Таблица 1. Рассматриваемые сценарии развития опасных событий.

Таблица 2. Причины реализации опасных событий, оценка их вероятности и последствий.

 

Таблица 3. Компенсирующие мероприятия и оценка уровня приемлемости риска после их применения.

 

 Таким образом, общее время пребывания рабочих на территории склада (в поддоне) включает в себя:

» в сутки без осадков — 0,75 часа (три раза по 15 минут на осмотр резервуаров);

» в сутки с осадками в виде дождя — 0,75 часа (три раза по 15 минут на осмотр резервуаров);

» в сутки с осадками в виде снега — 1,25 часа (три раза по 15 минут на осмотр резервуаров и 30 минут на уборку снега) с учетом допущения, что снег выпадает один раз в день.

Тогда условная вероятность нахождения человека в поддоне будет равна:

» в сутки без осадков — 0,75х163х1/8760 примерно 0,014 (с учетом, что всего в году, не високосном, 8760 часов);

» в сутки с осадками в виде дождя — 0,75х97х1/8760 примерно 0,008;

» в сутки с осадками в виде снега — 1,25х105х1/8760 примерно 0,015.

Для определения вероятности событий, представленных в таблице 1, тяжести их последствий, качественной оценки их последствий и оценки риска были использованы данные таблиц 1, 2, 3 и 4, приведенные в работе под названием «Разработка обоснований безопасности опасных производственных объектов» [3].

Полученные результаты, включая причины реализации опасных событий, значения вероятностей их наступления и оценку последствий по сценариям, приведенным в таблице 1, собраны в таблице 2. В таблице 3 представлены предлагаемые компенсирующие мероприятия по обеспечению безопасности и оценка их действенности.

Таким образом, для обеспечения безопасной эксплуатации открытого склада серной кислоты с учетом сделанных отступлений от требований промышленной безопасности (159 пункта ФНП) специалисты ООО «ТЭЗиСПроект» предлагают следующие меры:

» увеличить количество визуальных проверок состояния резервуаров хранения серной кислоты, что по оценкам снизит вероятность полного разрушения до примерно 10-5 в год, а частичного — до примерно 10-4 в год;

» установить погружные насосы в поддон для своевременного удаления осадков из него;

» использовать всеми рабочими, находящимися в опасной зоне, средства индивидуальной защиты, адекватно обеспечивающие защиту от конкретного набора опасных факторов, что снижает индивидуальный риск.

Результаты анализа опыта применения предложенных подходов к методике выбора альтернативных мер защиты при необходимости отступления от требований промышленной безопасности для разных видов опасных производственных объектов и использования результатов применения предложенной методики при разработке обоснований безопасности ОПО показали ее эффективность.

 

Литература:

1. ГОСТ 27.310-95. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Основные положения.

2. ГОСТ Р ИСО 31000:2010 (ISO 31000:2009). Менеджмент риска. Принципы и руководство.

3. Котельников В.С., Грозовский Г.И., Пелипенко М.В. Разработка обоснований безопасности опасных производственных объектов/ Промышленная безопасность. — 2013. — № 12 (64).