XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Развитие нефтяной промышленности необратимо повлекло за собой потребность в хранении больших объемов нефти и продуктов на ее основе. Для России этот этап выпал на 17-й век, когда были построены первые нефтяные хранилища. Они представляли собой амбары или земляные ямы глубиной 4-5 метров. С целью уменьшения утечек нефти в почву ямы делались в глинистых грунтах или специально зацементированных подземных резервуарах, прикрытых каменными сводчатыми крышами.

Длительное время способ хранения нефти не менялся, но с увеличением потребностей в нефтепродуктах стали очевидны недостатки имеющихся методов хранения: потери содержимого в виде испарений, постепенное разрушение стенок и недостаточная их герметичность.

В настоящее время резервуарные парки являются одними из основных сооружений складов нефти и нефтепродуктов. Увеличение объема добычи и переработки нефти вызывает увеличение объемов резервуарных парков. Общее состояние резервуарных парков характеризуется повышением объема и номенклатуры хранимых нефтепродуктов, а также единичной вместимости резервуаров. В связи с этим пожарная опасность данных объектов обуславливается тем, что на сравнительно небольших площадях сосредотачивается значительное количество пожароопасных жидкостей, исчисляемое порой сотнями тысяч тонн. [1].

В этой связи, особую актуальность приобретает исследование существующих методических подходов к оценке пожарной опасности объектов хранения нефтепродуктов для населения и территории при «больших дыханиях».

Анализ отечественных и зарубежных источников показал, что на сегодняшний день отсутствует единая методологическая база по количественной оценке объемов больших дыханий, которые несут угрозу возникновения пожаров при наличии источника зажигания.

Среди наиболее используемых можно выделить четыре методики количественной оценки объемов выдоха больших дыханий [2…6]. При анализе данных методических подходов выявлен ряд особенностей учета входных параметров, влияющих на величину большого дыхания. Результаты анализа учитываемых параметров в виде входных данных (исходных данных) представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Результаты анализа входных данных[11]

Входные данные (исходные данные)		Методика
		[2]	[3]	[4]	[5]	[6]
1	Объем закачиваемого нефтепродукта (н/пр), м3	+	-	+	+	+
2	Время налива, мин	-	-	+	-	-
3	Концентрация паров н/пр в выбросах, об.%, г/м3	+	+	+	+	+
4	Плотность жидкой фазы н/пр, кг/м3	-	-	+	-	+
5	Плотность паров н/пр, кг/м3	+	+	-	+	+
6	Объем газового пространства, м3	+	+	-	+	+
7	Ср. температура н/пр, °С, К	+	+	-	+	+
8	Атмосферное давление, Па	+	+	-	-	+
9	Парциальное давление паровоздушной смеси, Па	+	+	-	-	+
10	Ср. мес. температура газового пространства внутри резервуара, °С, К	-	+	-	-	+
11	Характеристики дыхательного клапана	+	-	-	-	+
12	Характеристика окраски резервуара	-	-	-	-	+
Количество учитываемых входных параметров		8	7	4	5	11

Из таблицы видно, что методика [2] учитывает изменение величины выброса в зависимости от марки бензина, что обуславливается различием давлений насыщенных паров различных марок. Также данная методика учитывает зависимость объемов выброса от времени года, в соответствии со среднемесячной температурой воздуха, определяющей температуру нефтепродуктов. В то же время, методика не учитывает данные особенности наливных операций, а учет влияния температуры окружающей среды используется только при расчете плотности нефтепродуктов, что определенно влияет на результат расчетов. Полученный результат не противоречит аналогичным исследованиям больших дыханий на резервуарах АЗС [8], а при учете степени износа резервуаров с помощью различных подходов – позволит оценить потенциальные экологические и пожарные риски.

Методика [3] также учитывает 7 из 12 возможных входных параметров, однако, данная методика учитывает изменение давления, температуры, концентрации паров нефтепродуктов при изменении объема газового пространства резервуара.

Методика [4] не учитывает объем газового пространства резервуара, плотность паров нефтепродуктов, а также интенсивность испарения, что приводит к снижению точности результатов расчета.

В методике [5] не отражается зависимость объемов выбросов от марки бензина, а также данная методика не учитывает динамику слива/налива топлива, что приводит к искажениям результатов при расчете.

Методика [6] учитывает 11 из 12 возможных входных параметров, что является наибольшим числом среди рассмотренных методик.

Для сравнительного анализа результатов расчетов по выбранным методическим подходам использованы единые исходные данные. По результатам расчетов получены следующие величины (таблица 2).

Таблица 2 – Результаты расчетов по методикам [2…6]

Методика	Результат расчета, кг	Δ, %
[2]	16 886,80	+36,50 %
[3]	10 607,00	-14,25 %
[4]	8 428,00	-31,87 %
[5]	8 222,18	-33,50 %
[6]	12 370,56	-

Учитывая оперативность расчета по методике [6], а также то, что в ней учитывается наибольшее количество входных параметров – расчеты по ней взяты за основу. Из таблицы 2 видно, что результаты расчетов объема большого дыхания могут отличаться от эталонного как в большую (методика [2]), так и в меньшую (методики [3…5]) сторону (рисунок 2). Так, предварительная оценка величины «больших дыханий» может служить основой защитных мероприятий.

При анализе влияния входных данных на результаты расчетов в программе «TANKS Emissions Estimation Software» [6], выявлено, что наиболее целесообразно использовать белый цвет для окраски резервуара, а использование понтона приводит к снижению потерь нефти от большого дыхания на 73%, что может положительно отразиться на состоянии окружающей среды, а с экономической точки зрения приведет к уменьшению потерь дорогостоящих легких фракций.

Рис. 2. Сравнительный анализ результатов расчетов по методикам [2…6]

По результатам анализа видно, что для определения величины выбросов паров нефти и нефтепродуктов при большом дыхании целесообразнее использовать методики [2, 3, 6], так как в них учитывается наибольшее число входных параметров, что существенно повышает их точность. Учитывая, что пары нефти и нефтепродуктов обладают способностью взрываться и гореть, точность расчета позволит повысить эффективность планирования превентивных мероприятий с точки зрения обеспечения промышленной и пожарной безопасности.

Cписок литературы

1. Пожарная безопасность резервуарных парков [Электронный ресурс], URL: https://otherreferats.allbest.ru/life/00558954_0.html (дата обращения: 25.02.18).

2. Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов [текст] : учеб. пособие для вузов / П. И. Тугунов, В.Ф. Новоселов, А. А. Коршак, А. М. Шаммазов. — Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2006. — 685 с.

3. РД 153-39-019–97. Методические указания по определению технологических потерь нефти на предприятиях нефтяных компаний РФ [Электронный ресурс], URL: http://www.gostrf.com/normadata/1/4293854/4293854457.pdf/ (дата обращения: 25.02.18).

4. Методика по определению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу из резервуаров: Госкомэкология России от 01.01.1998 [Электронный ресурс], URL: http://docs.cntd.ru/document/1200003683/ (дата обращения: 25.02.18).

5. Бунчук, В. А. Технология химии нефти и газа [текст] / В. А. Бунчук. — М.: Недра, 1977. — 220 с.

6. United States Environmental Protection Agency [Электронныйресурс]//TANKS Emissions Estimation Software [Программноеобеспечение], URL: https://www3.epa.gov/ttnchie1/software/tanks/ (датаобращения: 15.02.16).

7. Елизарьева Е.Н., Акшенцев В.В., Юсупов Т.Р. Сравнительный анализ методических подходов оценки загрязнения атмосферы в результате «больших дыханий»/ Техносферная и экологическая безопасность на транспорте (ТЭБТРАНС-2016) : материалы V Юбилейной Международной научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 26–28 октября 2016 г. – СПб. : ФГБОУ ВО ПГУПС, 2016. – 70-75 с.

8. Повышение уровня экологической безопасности функционирования объектов автотранспортной инфраструктуры [текст] / Н. Н. Красногорская, А. Н. Елизарьев, Р. Г. Ахтямов. — СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2011. — 186 с.

Код для цитирования: Скопировать