Оценка социального риска для наружных технологических установок

Ю.1 Настоящий метод применим для расчета социального риска (далее — риска) на наружных технологических установках при возникновении таких поражающих факторов, как избыточное давление, развиваемое при сгорании газопаровоздушных смесей, и интенсивность теплового излучения.

Ю.2 Оценку риска проводят на основе построения логической схемы, в которой учитываются различные инициирующие события и возможные варианты их развития. Пример построения логической схемы приведен в разделе Э.2.

Ю.3 Рассчитывают вероятности Q(A_i) реализации каждой из рассматриваемых ветвей логической схемы. Для этого используют соотношения (Э.1) — (Э.10), приведенные в разделах Э.3 и Э.4 приложения Э.

Ю.4 Если статистические данные, необходимые для расчета вероятностных параметров, входящих в формулы (Э.1) — (Э.10), отсутствуют, то вероятность реализации различных сценариев аварии определяют в соответствии с Э.4.9.

Ю.5 Для каждой ветви логической схемы проводят расчеты значений поражающих факторов (интенсивность теплового излучения, длительность его воздействия, избыточное давление и импульс волны давления) с помощью методов, приведенных в приложениях В, Д, Е. Вычисления проводят для заданных расстояний от места инициирования аварии. Количество вещества, принимающего участие в создании поражающих факторов, оценивают в соответствии с расчетным вариантом аварии.

Ю.6 Определяют условные вероятности поражения человека на различных расстояниях r _i -й от наружной установки при реализации i -й ветви логической схемы. Определения проводят в соответствии с разделами Э.6 и Э.7. Строят графические зависимости = f(r).

Ю.7 На генеральном плане предприятия вокруг наружной установки строят зоны поражения, и для каждой из этих зон определяют:

- средние (по зоне) условные вероятности , поражения человека (j — номер зоны);

- среднее число и. людей, постоянно находящихся в j- й зоне.

Ю.8 Вычисляют ожидаемое число N_i погибших людей при реализации i -й ветви логической схемы по формуле

, (Ю.1)

где k - число рассматриваемых зон поражения, выбираемое исходя из того, что вне k-й зоны все значения

£ 1 · 10^-2 год ^-1, а в k- й зоне хотя бы одно из значений > 1 · 10^-2 год ^-1.

Ю.9 Социальный риск S рассчитывают по формуле

(Ю.2)

где l — число ветвей логической схемы, для которых N_i ³ N₀ ( N₀ — ожидаемое число погибших людей, для которого оценивается социальный риск. Допускается принимать N₀ = 10).

Если для всех ветвей логической схемы выполняется условие N_i < N₀, то рассматривают попарные сочетания ветвей логической схемы (реализация в течение года двух ветвей логической схемы), для которых выполняется условие:

(Ю.3)

При этом S _rрассчитывают по формуле

, (Ю.4)

где — вероятности реализации ветвей i ₁ и i ₂ дерева событий соответственно.

В формуле (Ю.4) суммирование проводят по всем парам ветвей логической схемы, для которых выполняется условие (Ю.З).

Если ни для одной пары ветвей логической схемы условие (Ю.З) не выполняется, то S_r принимают равным 0.

Пример — Расчет социального риска при выбросе пропана из шарового резервуара

Данные для расчета

Резервуар расположен на территории резервуарного парка склада сжиженных газов и имеет объем 600 м³ (рисунок Ю.1). Температура 20 ° С. Плотность сжиженного пропана 530 кг/м³. Степень заполнения резервуара 80 % (по объему). Удельная теплота сгорания пропана 4,6 · 10⁷ Дж/кг. Численность персонала, обслуживающего склад, — 15 чел. Режим работы — трехсменный. С одной стороны склада от его внешней границы расположена территория садово-дачных участков с плотностью заселения 200 чел/км². Далее находится жилая зона с плотностью заселения 2000 чел/км² (рисунок Ю.1). Анализ статистики аварий показал, что вероятность выброса пропана из резервуара составляет 1 · 10^-3 год^-1.

Расчет

Согласно расчетам, выполненным в контрольном примере приложения Э, вероятности сгорания паровоздушной смеси с образованием волны давления, образования “огненного шара” и воспламенения пролива соответственно составляют

Q_с.д = 1,19 · 10^-5 год^-1; Q_о.ш = 7,039 · 10^-4 год^-1; Q_в.п = 2,87. 10^-5 год^-l.

Вероятности развития аварии по остальным вариантам принимают равными 0.

В соответствии с приложениями В, Д, Е рассчитываем значения поражающих факторов, соответствующих рассматриваемым вариантам логической схемы, и значения условных вероятностей поражения человека (согласно приложению Э) на различных расстояниях от аварийного резервуара.

Выбираем расстояния от 100 до 1000 м через каждые 100 м.

Вычисленные значения наносим на график (рисунок Ю.2).

Производим разделение территории на зоны поражения.

Целесообразно провести разделение на три зоны — А, Б, В, а именно:

- зона А — территория склада (количество человек, постоянно пребывающих в зоне А, — n^A=15/3 = 5 человек);

- зона Б — территория, занимаемая садово-дачными участками [количество человек, постоянно пребывающих в зоне Б, — n^Б = r ^Б S, (r ^Б — плотность заселения, S — площадь, занимаемая садово-дачными участками)];

Рисунок Ю. 1 — Схема территории склада и прилегающей к нему местности

- зона В — территория, занимаемая жилой зоной (количество человек, постоянно пребывающих в зоне В, — n^B = r ^B S, (r ^B — плотность заселения, S— площадь жилой зоны, n^Б, n^B — приведены в таблице Ю.1)].

Таблица Ю.1— Результаты вычислений, необходимые для определения социального риска

Зона	Расстояние от резервуара, м	Число человек в зоне	Условные вероятности поражения человека (средние по зонам)	Ожидаемое число погибших человек
· 102	· 102		Nс.д	Nо.ш	Nп
А	I
Б	II III IV V
В	VI VII VIII

Для большей точности расчета разделяем территорию зон Б и В на подзоны (с II по VIII), следующие одна за другой через каждые 100 м (рисунок Ю.2), и определяем число людей n^Б, n^В, постоянно пребывающих в этих подзонах (таблица Ю.1).

С помощью графика (рисунок Ю.2) и формулы (Ю.1) определяем средние по подзонам I—VIII условные вероятности поражения человека (, , ) и ожидаемое число погибших людей N _i при реализации соответствующих вариантов логической схемы (для подзоны I определение проводят по внешней границе зоны). Результаты определения приведены в таблице Ю.1.

На основании полученных результатов и с помощью формулы (Ю.2) определяем социальный риск

S = 1,19 · 10^-5 + 7,039 · 10^-4 = 7,2 · 10^-4.

1 — пожар пролива; 2 — “огненный шар”; 3 — сгорание с развитием избыточного давления; 4 — пороговое значение = 1 · 10^-2 год ^-1

Рисунок Ю.2 — Зависимость условной вероятности поражения человека на различных расстояниях от резервуара

МЕТОД Э. ОЦЕНКА ИНДИВИДУАЛЬНОГО РИСКА ДЛЯ НАРУЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК Э. 1 Настоящий метод применим для расчета индивидуального риска (далее — риска) на наружных технологических установках при возникновении таких поражающих факторов, как избыточное давление, развиваемое при сгорании газопаровоздушных смесей, и тепловое излучение. Э.2 Оценку риска проводят на основе построения логической схемы, в которой учитывают различные инициирующие события и возможные варианты их развития. Пример построения логической схемы для резервуара хранения сжиженных углеводородных газов под давлением показан на рисунке Э.1. Рисунок Э. 1. Логическая схема развития аварии, связанной с выбросом горючих веществ на наружных установках Символы А 1 — a 10 обозначают: А 1 — мгновенное воспламенение истекающего продукта с последующим факельным горением; А 2 — факельное горение, тепловое воздействие факела приводит к разрушению близлежащего резервуара и образованию “огненного шара”; A3 — мгновенный выброс продукта с образованием “огненного шара”; A 4 — мгновенного воспламенения не произошло, авария локализована благодаря эффективным мерам по предотвращению пожара либо в связи с рассеянием парового облака; A5 — мгновенной вспышки не произошло, меры по предотвращению пожара успеха не имели, возгорание пролива; A 7 — сгорание облака парогазовоздушной смеси; A 9 — сгорание облака с развитием избыточного давления в открытом пространстве; а 6, a 8, А 10 — разрушение близлежащего резервуара под воздействием избыточного давления или тепла при горении пролива или образовании “огненного шара”. Э.3 Рассчитывают вероятности Q(Ai) реализации каждого из рассматриваемых вариантов логической схемы. Для этого используют следующие соотношения: , (Э.1) где Qав — вероятность аварийного выброса горючего вещества (разгерметизация установки, резервуара, трубопровода); Qмг — вероятность мгновенного воспламенения истекающего продукта; Qф — вероятность факельного горения струи истекающего продукта; Qо. ш — вероятность разрушения близлежащего резервуара под воздействием “огненного шара”; . , (Э.2) . (Э.3) где — вероятность разрушения резервуара с образованием “огненного шара”. , (Э.4) где — вероятность того, что мгновенного воспламенения истекающего продукта не произойдет; Рз — вероятность того, что средства предотвращения пожара задачу выполнили, либо произошло рассеяние облака парогазовоздушной смеси. , (Э.5) где вероятность невыполнения задачи средствами предотвращения пожара; Qв. п — вероятность воспламенения пролива. , (Э.6) , (Э.7) где ; — вероятность воспламенения облака паровоздушной смеси. , (Э.8) (Э.9) где — вероятность сгорания облака паровоздушной смеси, с развитием избыточного давления. (Э.10) Э.4 Оценку вероятностных параметров, входящих в формулы (Э.1) — (Э.10), проводят следующим образом. Э.4.1 Вероятность Q ав разгерметизации установки (трубопровода, резервуара) и выброса горючего вещества в течение года определяют исходя из статистических данных об авариях по формуле . (Э.11) где N ав — общее число аварийных выбросов горючего продукта на установках данного типа; Nуст — тело наблюдаемых единиц установок; Т— период наблюдения, лет. Э.4.2 Вероятность мгновенного возгорания истекающего продукта Q мг рассчитывают по формуле , (Э.12) где Nмг — число случаев мгновенного воспламенения истекающего продукта при его аварийных выбросах. Э.4.3 При отсутствии необходимых статистических данных допускается принимать: Qмг = 0,05; = 0,95. (Э.13) Э.4.4 Вероятность возникновения факельного горения Qф рассчитывают по формуле , (Э.14) где Nф — число случаев факельного горения истекающего продукта на установках данного типа. Э.4.5 Вероятность возникновения “огненного шара” при разрушении близлежащего резервуара под воздействием пожара (избыточного давления) Qо.ш рассчитывают по формуле Qо.ш = 1 - Рбл Рп.а Роп [1 - (1 - Рор)(1 - Рт.п)], (Э.15) где Рп.а — техническая надежность предохранительной арматуры резервуаров, принимают: Рбл — техническая надежность систем блокирования процессов подачи и переработки продукта при аварии, принимается: Р т.п — вероятность эффективной защиты поверхности установки с помощью теплоизолирующих покрытий: Рор — вероятность эффективной работы систем орошения установок (резервуаров): Р оп — вероятность успеха выполнения задачи оперативными подразделениями пожарной охраны, прибывающими к месту аварии, рассчитывают по формуле , (Э.16) где Ру.п.с — вероятность выполнения задачи установками пожарной сигнализации; ; Рпр — вероятность вызова персоналом аварийных подразделений: tр —расчетное время воздействия опасных факторов пожара на близлежащий резервуар до его разрушения, мин; tпр — время прибытия оперативных подразделений к месту пожара, мин; — вероятность прибытия оперативных подразделений пожарной охраны за время, меньшее расчетного времени разрушения близлежащего резервуара. Вероятность Р з предотвращения пожара благодаря эффективным противопожарным мероприятиям или по погодным условиям рассчитывают по формуле , (Э.17) где Nн.в — число аварий, при которых не произошло воспламенения горючих веществ. Э.4.6 Вероятность Qв.п воспламенения пролива горючих веществ, образовавшегося в результате аварии с разгерметизацией установки, рассчитывают по формуле , (Э.18) где Nв.п — число случаев воспламенения пролива при авариях на установках данного типа. Э.4.7 Вероятность Qc.о о сгорания облака паровоздушной смеси, образовавшейся в результате выброса и последующего испарения горючих веществ, рассчитывают по формуле (Э.19) где Nc.о — число случаев сгорания облака при авариях на установках данного типа. Э.4.8 Вероятность Qс.д сгорания паровоздушной смеси с развитием избыточного давления рассчитывают по формуле (Э.20) ' где Nс.д — число случаев сгорания паровоздушной смеси с развитием избыточного давления при авариях на установках данного типа. Э.4.9 Если статистические данные, необходимые для расчета вероятностных параметров, входящих в формулы (Э.1) — (Э.10), отсутствуют, вероятность реализации различных сценариев аварии рассчитывают по формуле Q (Ai) = Qав Q (Ai)ст, (Э.21) где Q (Ai)ст — статистическая вероятность развития аварии по i -й ветви логической схемы. Для СУГ, Q (Ai)ст определяют по таблице Э.1. Таблица Э.1— Статистические вероятности различных сценариев развития аварии с выбросом СУГ Сценарий аварии Вероятность Факел 0,0574 Огненный шар 0,7039 Горение пролива 0,0287 Сгорание облака 0,1689 Сгорание с развитием избыточного давления 0,0119 Без горения 0,0292 Итого   3.5 Для каждого варианта логической схемы проводят расчеты поражающих факторов (интенсивность теплового излучения, длительность его воздействия, избыточное давление и импульс волны давления) с помощью методов, приведенных в приложениях В, Д, Е. Вычисления проводят для заданных расстояний от места инициирования аварии. Количество вещества, принимающего участие в создании поражающих факторов, оценивают в соответствии с расчетным вариантом аварии. 3.6 Условная вероятность поражения человека избыточным давлением, развиваемым при сгорании газопаровоздушных смесей, на расстоянии r от эпицентра рассчитывают следующим образом: - вычисляются избыточное давление D p и импульс i по методам, описанным в приложении Е; - исходя из значений D p и i, вычисляют значение “пробит” — функции Рr по формуле Pr = 5 - 0,26 ln (V), (Э.22) где (Э.23) D p — избыточное давление. Па; i — импульс волны давления. Па · с; - с помощью таблицы Э.2 определяют условную вероятность поражения человека. Таблица Э.2 — Значения условной вероятности поражения человека в зависимости от Рr Условная вероятность поражения, % Рr                       - 2,67 2,95 3,12 3,25 3,36 3,45 3,52 3,59 3,66   3,72 3,77 3,82 3,90 3,92 3,96 4,01 4,05 4,08 4,12   4,16 4,19 4,23 4,26 4,29 4,33 4,36 4,39 4,42 4,45   4,48 4,50 4,53 4,56 4,59 4,61 4,64 4,67 4,69 4,72   4,75 4,77 4,80 4,82 4,85 4,87 4,90 4,92 4,95 4,97   5,00 5,03 5,05 5,08 5,10 5,13 5,15 5,18 5,20 5,23   5,25 5,28 5,31 5,33 5,36 5,39 5,41 5,44 5,47 5,50   5,52 5,55 5,58 5,61 5,64 5,67 5,71 5,74 5,77 5,81   5,84 5,88 5,92 5,95 5,99 6,04 6,08 6,13 6,18 6,23   6,28 6,34 6,41 6,48 6,55 6,64 6,75 6,88 7,05 7,33 — 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90   7,33 7,37 7,41 7,46 7,51 7,58 7,65 7,75 7,88 8,09 Э.7 Условная вероятность поражения человека тепловым излучением определяется следующим образом: а) рассчитываются Рr по формуле Рr = -14,9 + 2,56 ln (t q1,33), (Э.24) где t — эффективное время экспозиции, с; q — интенсивность теплового излучения, кВт/м2. t определяют: 1) для пожаров проливов ЛВЖ, ГЖ и твердых материалов t = tо + x/v, (Э.25) где t о — характерное время обнаружения пожара, с (допускается принимать t = 5 с); х — расстояние от места расположения человека до зоны (интенсивность теплового излучения не превышает 4 кВт/м2), м; v — скорость движения человека, м/с (допускается принимать v = 5/с); 2) для воздействия “огненного шара” — в соответствии с приложением Д; 6) с помощью таблицы Э.2 определяют условную вероятность поражения человека тепловым излучением. Э.8 Индивидуальный риск R, год-1, определяют по формуле , (Э.26) где — условная вероятность поражения человека при реализации i -й ветви логической схемы; Q(A,) — вероятность реализации в течение года i -й ветви логической схемы, год-1; п — число ветвей логической схемы. Пример — Расчет индивидуального риска при выбросе пропана из шарового резервуара. Данные для расчета Резервуар расположен на территории резервуарного парка склада сжиженных газов и имеет объем 600 м3. Температура 20 °С. Плотность сжиженного пропана 530 кг/м3. Степень заполнения резервуара 80 % (по объему). Удельная теплота сгорания пропана 4,6 · 107 Дж/кг. Расстояние от резервуара до человека, для которого определяют индивидуальный риск, составляет 500 м. Анализ статистики аварий показал, что вероятность выброса пропана из резервуара составляет 1 · 10-3 год-1. Расчет Выполним оценку вероятности развития аварии по таблице Э.1 и формуле (Э.21). Вероятность сгорания паровоздушной смеси в открытом пространстве с образованием волны избыточного давления ( А9 ) Qс.д = 1 · 10-3 · 0,0119 = 1,19 · 10-5 год -1. Вероятность образования “огненного шара” (А 3 ): Qо.ш = 1 · 10-3 · 0,7039 = 7,039 · 10-4 год -1. Вероятность воспламенения пролива (А 5): Qв.п = 1 · 10-3 · 0,0287 = 2,87 · 10-5 год -1. Вероятности развития аварии в остальных случаях принимают равными 0. Определяем значения поражающих факторов с помощью методов, приведенных в приложениях В, Д, Е. Согласно расчетам, выполненным в контрольных примерах приложений Д, Е, избыточное давление D р и импульс i волны давления, интенсивность теплового излучения от “огненного шара” qо.ш и время его существования t s на расстоянии 500 м составляют D р = 16,2 кПа, i = 1000 Па · с; qо.ш = 12,9 кВт/м2, t s = 40 с. В соответствии с приложением В значение интенсивности теплового излучения от пожара пролива пропана на расстоянии 500 м составляет qп = 0,7 кВт/м2. Для приведенных значений поражающих факторов по формулам (Э.22) и (Э.24) определяем значения “пробит” — функции Рr, которые соответственно составляют Для указанных значений “пробит” — функции по таблице Э.2 условная вероятность поражения человека поражающими факторами равна: По формуле (Э.26) определяем индивидуальный риск: R = 4,3 · 10-1 · 1,19 · 10-5 + 4,0 · 10-2 · 7,039 · 10-4 = 3,3 · 10-5 год -1.