Данные об аварийности технологии (сценарии аварийных ситуаций, способы минимизации последствий аварийных ситуаций)

Введение

В настоящее время, в связи и истощением запаса природных ресурсов на территории Российской Федерации, достаточно остро стоит вопрос как ресурсосбережения, соответственно внедрения ресурсов и энергосберегающих технологий на производстве, так и экологической составляющей производственного процесса.
Российская Федерация занимает достаточно внушительною территориальную площадь, основная доля добычи природных ресурсов происходит на востоке страны, а основные потребители располагаются на западе. Данная тенденция обусловлена климатическими характеристиками территории, индустриальной развитостью населенных пунктов и как следствие густотой населения.
Технологией рассматриваемого производства в данной курсовой работе является сбор и обработка нефти и нефтепродуктов при аварийных разливах.
Сущность технологии заключается в сборе нефтепродуктов, последующей очистки нефти от твердых мелких и крупных примесей, а также освобождение от воды.
Разрабатываемый раздел курсовой работы - оценка воздействия на окружающую среду при аварийных ситуациях на производстве по очистке нефти и/или нефтепродуктов при аварийных разливах.


1. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
Аварийные ситуации с нефтепродуктами могут происходить на любой стадии технологического процесса, в данной курсовой роботе предлагается рассмотреть производственный процесс очистки нефтепродуктов от воды и твердых примесей. В большинстве случав нефтепродукты, с большим содержание воды, собираются с морской поверхности.
1.1.Краткое описание технологической схемы

Нефтепродукты, собранные с водной поверхности, нуждаются в обработке, с целью дальнейшей эксплуатации в производственном цикле. Рассмотрим одну из возможных технологий очистки нефти.
Рис.1.

На рис. 1. представлена установка для извлечения и обработки донного шлака. В данной технологии очистки нефтепродуктов, собранных с поверхности воды, применяется скиммер. Скиммер – устройство, предназначенное для сбора верхнего сбора жидкости загрязняющих веществ (в нашем случае сбор нефтепродуктов из пруда шламонакопителя) и последующей ее фильтрацией для дальнейшего применения.
По принципу действия и конструктивному исполнению применяются разные типы скиммеров. Это зависит от погодных условий, количества и типа разлившихся нефтесодержащих продуктов. Скиммеры являются экологически безопасными, перспективными и конструктивно простыми аппаратами. Принцип их работы основан на разнице в плотности воды и нефти.
В собранных нефтепродуктах могут находится мелкие механические примеси, ветош и т.д.Для очистки нефтепродуктов от мелких механических примесей и защиты насосного оборудования оптимальных решением будет добавление в принципиальную схему очистки мацератора (дробилки) для измельчения примесей. Далее нефтепродукты поступают на гидроциклон для удаления механических примесей.
После прохождения через гидроциклон нефтепродукт попадает на последнюю стадию своей очистки – отстойник. В этой стадии из нефтепродукта удаляется вода и оставшиеся механические примеси.
Аварийный амбар используется для предотвращения аварийных ситуаций с возможным отключением основного или вспомогательного оборудования. Из амбара с помощью насоса нефтепродукт попадает на нефтеперерабатывающий завод для дальнейшей переработки.
В данной технологической схеме используются оборудование:
Основное оборудование:
Пруд шламонакопитель
Заборное устройство
Мацератор
Гидроциклон
Отстойник с уровнем раздела фаз
Сборная емкость для нефтепродукта

Вспомогательное оборудование:
Паровой котел
Паровая игла
Теплообменники подогрева нефтепродуктов
Трансформатор
Дизельный генератор
1.2. Оценка риска воздействия объекта на окружающую среду при возникновения аварийных и чрезвычайных ситуаций.

Оценка риска аварии или возможной ЧС проводится для определения вероятности или частоты и степени тяжести последствий опасностей для здоровья человека, имущества и окружающей природной среды. Она заключается в построении сценариев развития ЧС и включает анализ вероятности, частоты и анализ последствий и их сочетаний. Основными задачами оценки риска являются: получение объективной информации о состоянии промышленной безопасности объекта; определение частоты возникновения событий; оценка последствий возникших событий; выявление наиболее слабых уязвимых мест технологического оборудования с точки зрения возникновения аварии, а также выработать меры по предотвращению аварии и снижению возможного ущерба; определение мероприятий по снижению риска и смягчению последствий при возникновении ЧС. Рассмотри несколько аварийных ситуаций которые могут произойти в производственном цикле, описанном в пункте 1.1.
1.2.1. Сценарий 1. Гидравлический удар.

В технологической схеме, приведенной в пункте 1.1. данной курсовой работы, в качестве вспомогательного оборудования используется паровой котел: марки КЭП-160, либо сходная с ней по производительности модель. При резком снижение давления в котле, до параметров атмосферного давления, резко снижается скорость течения жидкости. При этом в жидкости возникает колебательный процесс: чередование повышения и понижения давления. Когда текущему по трубопроводу со скоростью ꞷ потоку резко преграждается путь (задвижка, кран), то жидкость по всему трубопроводу остановится не сразу

. В слоях следующих друг за другом, образуется область повышенного давления, которая в виде ударной волны отразится от преграды со скоростью ꞷ1 в направлении, обратном движению жидкости. Таким образом, меняется направление движения ударной волны несколько раз, пока процесс не прекратится из-за вязкости жидкости. В результате выбивание прокладок, разрушение трубопровода, насосов, и т.д.
Скачок давления
ΔD = ρ·ꞷ1·ꞷ2 (1)
ρ - плотность жидкости;
ꞷ1 - скорость потока;
ꞷ2 - скорость распространения ударной волны, которая близко обычно к скорости распространения звука в данной жидкости.
ΔD  при гидравлическом ударе достигает значения десятков и даже сотни кгс/см2.
Для предотвращения и ослабления гидравлического удара, устанавливают запорные устройства, которые постепенно преграждают путь движущемуся потоку.
Применение влажного насыщенного пара не желательно, так как при его перемещении по паропроводам возможны гидравлические удары (резкие толчки внутри труб) влаги, скапливающейся в арматуре, на закруглениях и в пониженных местах паропроводов, а также в паровых насосах.
Очень опасно резкое снижение давления в паровом котле до атмосферного, которое может произойти в результате аварийного нарушения прочности котла. Так как температура воды до такого изменения давления была выше 100°С,а температура кипения при атмосферном давлении равна 100°С, то избыточное количество тепла расходуется на парообразование, которое происходит мгновенно. Количество пара резко возрастает, что приводит к мгновенному повышению давления в котле и к серьезным разрушениям. Чем больше объем воды в котле и выше ее температура, тем значительнее последствия таких разрушений.
При гидравлическом ударе существует очень большая вероятность возникновения характеристики поражения людей ударной волной.
Характеристика поражения людей ударной волной. Таблица 1.
Вид поражения Характеристика поражения
Легкие Легкая контузия, временная потеря слуха, ушибы и вывихи конечностей
Средние Потеря сознания, повреждение органов слуха, кровотечения из носа и ушей, сильные переломы и вывихи конечностей
Тяжелые Контузия организма, повреждения внутренних органов и мозга, тяжелые переломы конечностей. Поражения могут привести к летальному исходу
Крайне тяжелые Крайне тяжелые поражения, приводящие к летальному исходу

Следует отметить, что скачок давления при гидравлическом ударе не зависит от исходного давления, заставившего двигаться жидкость по трубе, а зависит только от набранной ею скорости. Это значит, что разгон жидкости относительно высоким давлением в течение короткого времени можно заменить более длительным разгоном под воздействием более низкого давления. Впрочем, бесконечно снижать разгоняющее давление не удастся: во-первых, в реальных условиях напор низкого давления уже при не слишком большой скорости потока весь уйдёт на компенсацию гидравлического трения; во-вторых, даже для сверхтекучей жидкости действует ограничение на максимальную скорость, которой поток может достичь при заданном напоре на входе трубы в соответствии с уравнением Бернулли.
Расчёт длительности стадий сжатия и расширения у заглушки
Расчёт длительности стадий сжатия и расширения будем проводить в предположении, что длина трубы, а следовательно, и время распространения гидроудара по ней, намного больше времени рассеивания ударной волны у входа в трубу. Это справедливо в большинстве случаев, поскольку обычно длина трубы превышает её диаметр в десятки, сотни, а то и тысячи раз. Однако для коротких труб, длина которых сравнима с их диаметром, нельзя не учитывать механизм рассеяния ударной волны у её входа, поскольку в этом случае он может заметно повлиять на длительность стадии сжатия.
Длительность стадии сжатия не зависит от силы гидроудара, а определяется лишь временем распространения ударной волны по трубе, поэтому у заглушки она длится время, необходимое для прохода ударной волны по трубе «туда» и «обратно»:
tсз = 2 · L / ꞷ2 (2)
где tcз - длительность стадии сжатия возле заглушки; L - длина трубы от входа до заглушки; ꞷ2 - скорость распространения ударной волны. При слабых гидравлических ударах, когда не происходит отрыва жидкости от заглушки с образованием области вакуума, длительность стадии разрежения равна длительности стадии сжатия, вычисляемой по формуле (2).
Однако если силы гидроудара достаточно для возникновения отрыва жидкости от заглушки и образования области вакуума длительность стадии расширения возрастает и расчитываетсярассчитываться как
tрз = tcз · ДPуд / P0 = 2 · L · с · v0 / P (3)
где tpз - длительность стадии разрежения возле заглушки; tcз - длительность стадии сжатия возле заглушки; ДPуд - повышение давления на стадии сжатия при гидроударе, вычисляемое по формуле Жуковского; P0- исходное давление до начала гидроудара (давление вне трубы); L - длина трубы от входа до заглушки; с - удельная плотность жидкости; v0 - скорость потока перед остановкой. Таким образом, длительность стадии разрежения при слабом гидроударе помимо длины трубы зависит лишь от скорости ударной волны, а при сильном - уже от его силы