Приказ Ростехнадзора от 09.08.2024 N 251 "Об утверждении руководства по безопасности Методические рекомендации по проведению анализа риска на объектах производства, транспортировки, хранения, отгрузки и использования сжиженного природного газа"

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ

И АТОМНОМУ НАДЗОРУ

ПРИКАЗ

от 9 августа 2024 г. N 251

ОБ УТВЕРЖДЕНИИ РУКОВОДСТВА

ПО БЕЗОПАСНОСТИ "МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОВЕДЕНИЮ

АНАЛИЗА РИСКА НА ОБЪЕКТАХ ПРОИЗВОДСТВА, ТРАНСПОРТИРОВКИ,

ХРАНЕНИЯ, ОТГРУЗКИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЖИЖЕННОГО

ПРИРОДНОГО ГАЗА"

В соответствии с пунктом 5 статьи 3 Федерального закона от 21 июля 1997 г. N 116-ФЗ "О промышленной безопасности опасных производственных объектов", пунктом 1 Положения о Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору, утвержденного постановлением Правительства Российской Федерации от 30 июля 2004 г. N 401, приказываю:

утвердить прилагаемое руководство по безопасности "Методические рекомендации по проведению анализа риска на объектах производства, транспортировки, хранения, отгрузки и использования сжиженного природного газа".

Врио руководителя

А.В.ДЕМИН

Утверждено

приказом Федеральной службы

по экологическому, технологическому

и атомному надзору

от 9 августа 2024 г. N 251

РУКОВОДСТВО ПО БЕЗОПАСНОСТИ

"МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОВЕДЕНИЮ АНАЛИЗА РИСКА

НА ОБЪЕКТАХ ПРОИЗВОДСТВА, ТРАНСПОРТИРОВКИ, ХРАНЕНИЯ,

ОТГРУЗКИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА"

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Руководство по безопасности "Методические рекомендации по проведению анализа риска на объектах производства, транспортировки, хранения, отгрузки и использования сжиженного природного газа" (далее - Руководство) разработано в целях содействия соблюдению требований:

пункта 1 статьи 14 Федерального закона от 21 июля 1997 г. N 116-ФЗ "О промышленной безопасности опасных производственных объектов" в части осуществления организациями, эксплуатирующими опасные производственные объекты сжиженного природного газа (далее - ОПО СНГ), оценки и анализа риска аварий;

раздела V федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Правила безопасности объектов сжиженного природного газа", утвержденных приказом Ростехнадзора от 11 декабря 2020 г. N 521 (зарегистрирован Минюстом России 21 декабря 2020 г., регистрационный N 61629).

2. Руководство рекомендовано для применения организациям, эксплуатирующим ОПО СПГ, на которых осуществляются технологические процессы производства, хранения, приема, отгрузки, регазификации сжиженного природного газа (далее - СПГ), включая технологические линии, модули, объекты на основании гравитационного типа, на которые распространяются требования федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Правила безопасности объектов сжиженного природного газа", утвержденных приказом Ростехнадзора от 11 декабря 2020 г. N 521 (зарегистрирован Минюстом России 21 декабря 2020 г., регистрационный N 61629), федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств", утвержденных приказом Ростехнадзора от 15 декабря 2020 г. N 533 (зарегистрирован Минюстом России 25 декабря 2020 г., регистрационный N 61808).

3. Руководство разработано в соответствии с требованиями к количественному анализу риска аварий в разделе V федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Правила безопасности объектов сжиженного природного газа", утвержденных приказом Ростехнадзора от 11 декабря 2020 г. N 521 (зарегистрирован Минюстом России 21 декабря 2020 г., регистрационный N 61629), и содержит рекомендации по методическим подходам к моделированию аварийных ситуаций и инцидентов, определению сценариев аварий, оценке последствий воздействия поражающих факторов аварии и расчету показателей риска, связанного с выбросом СПГ и иных опасных веществ, обращающихся на ОПО СПГ, при разработке:

проектной документации на строительство или реконструкцию ОПО СПГ;

документации на техническое перевооружение, консервацию и ликвидацию ОПО СПГ;

декларации промышленной безопасности ОПО СПГ;

обоснования безопасности ОПО СПГ;

плана мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий на ОПО СПГ;

документов по анализу риска аварий в составе документационного обеспечения систем управления промышленной безопасностью.

4. Рекомендации Руководства не распространяются на:

морские и речные транспортные средства для перевозки СПГ;

железнодорожные, автомобильные и другие виды транспортных средств для перевозки СПГ;

криогенные бортовые топливные системы транспортных средств, использующие СПГ в качестве моторного топлива, а также на передвижные заправщики за пределами объекта малотоннажного производства или потребления СПГ;

криогенные автозаправочные станции газомоторного топлива, используемого в двигателях внутреннего сгорания, снабжающие транспортные средства (автотранспорт, автотракторную технику, железнодорожный и водный транспорт) сжиженным природным газом.

При необходимости оценки риска аварий на указанных объектах, например, при учете эскалации аварий, допускается использовать методы, представленные в Руководстве, при их обосновании.

5. Организации, осуществляющие анализ на ОПО СПГ, могут использовать иные обоснованные способы и методы, чем те, которые указаны в Руководстве.

6. При организации проведения анализа риска, в том числе при разработке технического задания на проведение работ, выборе методов анализа риска, показателей риска и оформлении результатов рекомендуется использовать Руководство по безопасности "Методические основы анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах", утвержденное приказом Ростехнадзора от 3 ноября 2022 г. N 387, а также положения Руководства.

7. В Руководстве используются термины и определения, приведенные в приложении N 1, а также сокращения, приведенные в приложении N 2 к Руководству.

II. ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К АНАЛИЗУ РИСКА АВАРИЙ ОПО СПГ

8. В общую процедуру анализа опасностей и оценки риска аварий на ОПО СПГ рекомендуется включать:

планирование и организацию работ по анализу риска аварий в соответствии с Руководством по безопасности "Методические основы анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах", утвержденным приказом Ростехнадзора от 3 ноября 2022 г. N 387;

идентификацию опасностей, которые могут привести к инцидентам и авариям, в том числе с эскалацией аварии;

анализ неопределенностей, в соответствии с пунктом 29 Порядка оформления декларации промышленной безопасности опасных производственных объектов и перечня включаемых в нее сведений, утвержденного приказом Ростехнадзора от 16 октября 2020 г. N 414;

определение вероятностей (частот) возникновения инцидентов и аварий;

построение сценариев развития возможных аварий и определение вероятности (частоты) реализации каждого сценария;

оценку количества опасных веществ, участвующих в аварии и создании поражающих факторов, в том числе истечение, растекание, испарение СПГ, дрейф облака топливно-воздушной смеси паров природного газа с воздухом;

расчет зон действия поражающих факторов;

оценку последствий аварий;

расчет индивидуального, коллективного, социального риска, частоты разрушения зданий, сооружений, эскалации аварий и иных показателей риска аварий;

определение наиболее опасных составных элементов (участков) ОПО по возможным последствиям и показателям риска;

рекомендации по снижению риска аварий на ОПО СПГ.

9. Исходные данные, допущения <1> и результаты оценки риска аварий рекомендуется обосновывать и документально фиксировать в объеме, достаточном для того, чтобы выполненные расчеты и выводы могли быть проверены и повторены специалистами (например, при экспертизе промышленной безопасности), которые не участвовали при первоначальном анализе риска аварий.

--------------------------------

<1> Допущения - предположения, не обязательно основанные на фактах, но принимаемые как достоверные с целые проведения расчетов по анализу риска аварий в ходе использования моделей аварийного процесса.

10. Форма представления и содержание отчетов по оценке риска аварий для последующего направления заказчику определяются согласно действующим документам (федеральным нормам и правилам, приказам Ростехнадзора) по оформлению в области, соответствующей области их применения. Общие рекомендации к оформлению результатов оценки риска приведены в Руководстве по безопасности "Методические основы анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах", утвержденном приказом Ростехнадзора от 3 ноября 2022 г. N 387.

III. ПЛАНИРОВАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ

11. При планировании и организации работ рекомендуется:

конкретизировать цели и задачи проведения оценки риска аварий на ОПО СПГ;

определять полноту необходимой информации, методы и ограничения планируемой процедуры по оценке риска аварий,

выбирать соответствующие показатели опасности;

устанавливать критерии допустимого (приемлемого) риска.

При оценке воздействия криогенных температур и криогенного риска (риска аварии, связанного с поражающим воздействием низких температур на оборудование, конструкции сооружений и людей) рекомендуется применение качественных или полуколичественных показателей и методов в соответствии с пунктом 21 и приложением N 8 Руководства по безопасности "Методические основы анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах", утвержденного приказом Ростехнадзора от 3 ноября 2022 г. N 387.

Под криогенным (низкотемпературным) воздействием понимается воздействие вследствие аварийного выброса (утечки) криогенной среды <2> (в том числе смесей криогенных жидкостей с опасными веществами), приводящего к опасности поражения (обморожения) людей, повреждения (разрушения) охлаждаемого технологического оборудования, строительных конструкций. Основными поражающими факторами криогенного воздействия являются температура криогенной среды в окружающем пространстве, длительность криогенного воздействия, фазовое состояние выброса криогенной среды (жидкость, двухфазная среда, газ). Основными опасными веществами, способными оказывать низкотемпературное, в том числе криогенное, воздействие, в соответствии с пунктами 6.1 - 6.3 ГОСТ Р 57431-2017 (ИСО 16903:2015). "Национальный стандарт Российской Федерации. Газ природный сжиженный. Общие характеристики", утвержденного и введенного в действие приказом Росстандарта от 30 марта 2017 г. N 219-ст, являются СПГ, метан, этан, смешанные хладагенты, используемые в технологической системе сжижения, и сжиженный азот.

--------------------------------

<2> Криогенная среда - сжиженный газ с температурой кипения 77 °К и выше (ГОСТ Р 71127-2023).

При количественной оценке риска криогенного воздействия на конструкции (оборудование, сооружения) рекомендуется рассчитывать частоту достижения этими воздействиями заданного уровня (температуры выброса опасных веществ с учетом времени воздействия) по аналогии с распределениями потенциального риска гибели человека, распределениями превышения определенного давления на фронте ударной волны или теплового потока.

При количественной оценке риска допускается не учитывать возможность террористических актов, военных действий и иных форс-мажорных ситуаций, не связанных с опасностями технологических процессов.

12. Для оценки риска рекомендуется использовать показатели, характеризующие возможное число пострадавших и погибших при авариях, ущерб от возможных аварий, а также показатели риска гибели людей и риска причинения материального и экологического ущерба в интегральных и удельных показателях. Перечень рассчитываемых показателей риска аварий рекомендуется определять на основании задач оценки риска на ОПО СПГ, определенных на этапе планирования и организации работ, в соответствии с Руководством по безопасности "Методические основы анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах", утвержденным приказом Ростехнадзора от 3 ноября 2022 г. N 387.

IV. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОПАСНОСТЕЙ АВАРИЙ НА ОПО СПГ

13. При идентификации опасностей аварий рекомендуется:

а) определить источники возникновения возможных инцидентов и аварий, связанных с нарушением герметичности, разрушением сооружений и (или) технических устройств на ОПО, неконтролируемыми выбросами и (или) взрывами опасных веществ. Источниками повышенной опасности на ОПО СПГ являются:

емкостное оборудование, содержащее опасные вещества (включая изотермические хранилища СПГ и этана, хранилища хладагентов (пропана, бутана) под давлением, оборудование для очистки и осушки газа);

трубопроводы, имеющие запорную и регулирующую арматуру, транспортирующие опасные вещества (компримированный газ, стабильная жидкость, сжиженные давлением углеводородные газы (нестабильные жидкости), жидкий СПГ при температуре кипения);

насосно-компрессорное оборудование;

системы погрузки (разгрузки) СПГ на танкеры, в автомобильные и железнодорожные цистерны;

теплообменное оборудование (теплообменники, аппараты воздушного охлаждения, системы регазификации);

б) провести разделение ОПО СПГ на составные части (цехи, участки, площадки, хранилища, сооружения, технические устройства или составляющие ОПО, объединяющие технические устройства или их совокупность по технологическому или территориально-административному принципу и входящие в состав ОПО) при необходимости проведения анализа риска аварий на них;

выделить характерные причины возникновения аварий на ОПО или его составных частях. По результатам ежегодного анализа состояния промышленной безопасности, проводимого в Ростехнадзоре, основными причинами возникновения аварийных ситуаций на ОПО СПГ являются:

отказы или неполадки оборудования, технических устройств;

ошибочные действия персонала;

внешние воздействия природного и техногенного характера;

в) определить основные (типовые) сценарии аварий с предварительной оценкой риска, при этом рассмотреть инициирующие и последующие события, приводящие к возможному возникновению поражающих факторов аварий, в том числе сценарии, учитывающие взаимное влияние последствий аварий на соседних объектах.

Особенности возможных аварийных выбросов СПГ и последствий аварий на ОПО СПГ приведены в приложении N 3 к Руководству.

14. На этапе идентификации опасностей могут быть даны предварительные рекомендации по уменьшению опасностей аварий с оценкой их достаточности либо выводы о необходимости проведения более детального анализа риска.

15. В целях идентификации опасностей рекомендуется использовать результаты анализа опасностей технологических процессов, обоснования технических и организационных мер предупреждения аварий и инцидентов, в том числе при разработке обоснования безопасности ОПО.

V. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТЕЙ (ЧАСТОТ) ВОЗНИКНОВЕНИЯ

ИНЦИДЕНТОВ И АВАРИЙ НА ОПО СПГ

16. Рекомендуемые для расчетов частоты аварийной разгерметизации типового оборудования на ОПО СПГ приведены в приложении N 4 Руководства по безопасности "Методические основы анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах", утвержденного приказом Ростехнадзора от 3 ноября 2022 г. N 387. Данные по частотам разгерметизации рекомендуется уточнять при их обосновании с указанием источника информации.

17. Для анализа опасностей, оценки частот разгерметизации и иных аварийных ситуаций при наличии необходимой информации рекомендуется также использовать метод анализа деревьев отказов, изложенный в Руководстве по безопасности "Методические основы анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах", утвержденном приказом Ростехнадзора от 3 ноября 2022 г. N 387.

Пример дерева отказов для анализа опасностей аварий для ОПО СПГ приведен в приложении N 4 к Руководству.

VI. ПОСТРОЕНИЕ СЦЕНАРИЕВ РАЗВИТИЯ

ВОЗМОЖНЫХ АВАРИЙ НА ОПО СПГ

18. Свойства обращаемых веществ и условия их обращения на ОПО СПГ определяют сценарий развития аварии (например, взрыв, пожар, рассеивание без воспламенения, токсическое поражение, загрязнение ОС, криогенное (низкотемпературное) воздействие, снижение концентрации кислорода <3> в воздухе менее 12% объемных).

--------------------------------

<3> Дефицит кислорода, который может привести к обездвиживанию и последующему летальному исходу незащищенного человека, возникает при концентрации паров СПГ в воздухе выше 40% объемных.

19. Примеры типовых сценариев аварий на ОПО СПГ приведены в приложении N 5 к Руководству.

20. При определении сценариев на последних этапах развития аварий рекомендуется учитывать сочетание последовательных сценариев (последующее развитие аварии в случае, если затронутое оборудование содержит опасные вещества) или "эффект домино".

21. Для определения условной вероятности сценария развития аварии рекомендуется использовать метод построения деревьев событий в соответствии с Руководством по безопасности "Методические основы анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах".

Примеры деревьев событий для ОПО СПГ приведены в приложении N 6 к Руководству.

VII. ОЦЕНКА КОЛИЧЕСТВА ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ, УЧАСТВУЮЩИХ В АВАРИИ

И СОЗДАНИИ ПОРАЖАЮЩИХ ФАКТОРОВ. РАСЧЕТ ЗОН ДЕЙСТВИЯ

ПОРАЖАЮЩИХ ФАКТОРОВ

22. Зоны действия поражающих факторов рекомендуется определять на основе:

а) оценки количества опасного вещества, участвующего в создании поражающих факторов аварий;

б) расчета количественных параметров, характеризующих действие поражающих факторов (давление и импульс для ударных волн, интенсивность теплового излучения для пламени, размеры пламени и зоны распространения высокотемпературной среды при термическом воздействии, дальность дрейфа облака ТВС до источника зажигания, токсическое воздействие, поражающее действие осколков, загрязнение ОС, размеры зон криогенного (низкотемпературного) воздействия, снижения содержания кислорода).

В качестве расчетной температуры при моделировании аварийных ситуаций допускается принимать максимальную среднемесячную температуру окружающего воздуха в наиболее теплый месяц года за 10-летний период метеонаблюдений.

23. Массу аварийного выброса опасных веществ рекомендуется определять с учетом перетоков от соседних аппаратов (участков) в течение времени обнаружения выброса и срабатывания запорной арматуры (задвижек) <4> с учетом массы стока вещества из отсеченного блока (трубопровода).

--------------------------------

<4> Время срабатывания - промежуток времени, в течение которого происходит срабатывание арматуры, т.е. перемещение запирающего элемента из одного крайнего положения в другое (пункт 6.27 ГОСТ Р 52720-2007 "Арматура трубопроводная)".

24. При отсутствии достоверных сведений расчетное время выброса опасных веществ (с учетом времени обнаружения выброса и срабатывания задвижек) рекомендуется принимать равным 120 секунд в случае наличия на аварийном участке современных систем обнаружения утечек и противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ), проверенной на соответствие требованиям функциональной безопасности систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью и для которых назначен уровень полноты безопасности (УПБ) не ниже УПБ1 (SIL1). При использовании дистанционного управления блокировкой аварийного участка время выброса принимается равным 600 секунд. В ином случае при отсутствии достоверных сведений расчетное время выброса рекомендуется определять согласно пункту 30 Руководства по безопасности "Методика оценки риска аварий на опасных производственных объектах нефтегазоперерабатывающей, нефте- и газохимической промышленности", утвержденного приказом Ростехнадзора от 28 ноября 2022 г. N 414.

При расчете последствий аварий рекомендуется учитывать возможность полного истечения опасных веществ из аварийных участков до срабатывания системы противоаварийной защиты и перекрытия потока.

25. Рекомендуемые математические модели для численного расчета процессов истечения, распространения, воспламенения и взрыва топливно-воздушных смесей с участием СПГ приведены в приложении N 7 к Руководству.

26. При определении условной вероятности воспламенения аварийных выбросов взрывопожароопасных газов рекомендуется учитывать размещение источников зажигания по близлежащей территории. При отсутствии необходимых данных условную вероятность воспламенения рекомендуется определять согласно приложению N 6 Руководства.

27. При отсутствии сведений о распределении источников зажигания момент времени и условия взрыва облаков ТВС рекомендуется определять с учетом рекомендаций пункта 17 Руководства по безопасности "Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей", утвержденного приказом Ростехнадзора от 28 ноября 2022 г. N 412.

28. Примеры расчета зон поражения при авариях на ОПО СПГ приведены в приложении N 8 к Руководству.

VIII. ОЦЕНКА ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙ

29. Рекомендуемая оценка последствий и ущерба от возможных аварий включает описание и определение размеров возможных воздействий на людей, имущество и (или) окружающую среду. При этом рекомендуется оценивать физические эффекты аварийных событий (разрушение технических устройств, зданий, сооружений, пожары, взрывы, выбросы криогенных и токсичных веществ), уточнять объекты, которые могут подвергнуться воздействиям поражающих факторов аварий, использовать соответствующие модели аварийных процессов совместно с критериями поражения человека и групп людей, а также критерии разрушения технических устройств, зданий и сооружений.

30. Для расчета размеров зон поражения людей и разрушения сооружений рекомендуется использовать детерминированные и (или) вероятностные критерии поражений людей, повреждения и разрушения зданий, сооружений, в том числе для криогенного воздействия СПГ, которые приведены в приложении N 9 к Руководству.

31. Число пострадавших от аварий, как правило, определяется числом людей, оказавшихся в зоне действия поражающих факторов (исходя из принципа "поглощения большей опасностью всех меньших опасностей"). Рекомендуемый алгоритм расчета ожидаемого числа пострадавших приведен в Руководстве по безопасности "Методические основы анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах", утвержденном приказом Ростехнадзора от 3 ноября 2022 г. N 387.

32. Оценку материального ущерба от аварий на ОПО СПГ рекомендуется производить на основе расчета вреда (экономического ущерба и вреда окружающей среде) в составе декларации промышленной безопасности ОПО в соответствии с пунктами 9 и 10 Порядка оформления декларации промышленной безопасности ОПО и перечня включаемых в нее сведений, утвержденного приказом Ростехнадзора от 16 октября 2020 г. N 414.

IX. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РИСКА АВАРИЙ НА ОПО СПГ

33. Расчет индивидуального, потенциального, социального, коллективного риска и иных показателей риска рекомендуется производить в соответствии с Руководством по безопасности "Методические основы анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах", утвержденном приказом Ростехнадзора от 3 ноября 2022 г. N 387.

34. В соответствии с задачами анализа риска аварий помимо основных могут применяться и дополнительные показатели риска.

X. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СНИЖЕНИЮ РИСКА АВАРИЙ НА ОПО СНГ

35. На этапе разработки мер по снижению риска аварий рекомендуется в качестве первоочередных мер планировать и разрабатывать:

обоснованные рекомендации по снижению риска аварий для наиболее опасных составных частей ОПО СПГ;

способы предупреждения возникновения возможных инцидентов и аварий на ОПО СПГ.

36. В соответствии с Основами государственной политики Российской Федерации в области промышленной безопасности на период до 2025 года и дальнейшую перспективу, утвержденными Указом Президента Российской Федерации от 6 мая 2018 г. N 198, в рамках риск-ориентированного подхода рекомендуется выделять три группы мер обеспечения безопасности, имеющие следующие приоритеты:

а) меры, снижающие возможность возникновения аварий, включающие:

уменьшение возможности возникновения инцидентов;

уменьшение вероятности перерастания инцидента в аварию;

б) меры, снижающие тяжесть последствий возможных аварий, включающие:

уменьшение вероятности эскалации аварий, когда последствия какой-либо аварии становятся непосредственной причиной аварии на соседних составных частях ОПО СПГ;

уменьшение вероятности нахождения групп людей в зонах поражающих факторов аварий;

ограничение возможности возрастания масштаба и интенсивности воздействия поражающих факторов аварий;

уменьшение вероятности развития аварий по наиболее опасным сценариям возможных аварий;

увеличение требуемого уровня надежности системы противоаварийной защиты, средств активной и пассивной защиты от воздействия поражающих факторов аварий;

в) меры обеспечения готовности к локализации и ликвидации последствий аварий.

37. В качестве приоритетных способов предупреждения возникновения возможных инцидентов и аварий рекомендуется использовать:

пассивную защиту расстоянием от зоны опасного воздействия поражающих факторов возможных аварий на стадии проектирования ОПО СПГ;

активную защиту от перерастания аварийной опасности в угрозу аварии, опасной для жизни и здоровья человека, имущества и окружающей среды, на стадии эксплуатации ОПО СПГ.

Приложение N 1

к Руководству по безопасности

"Методические рекомендации по проведению

анализа риска на объектах производства,

транспортировки, хранения, отгрузки и

использования сжиженного природного газа",

утвержденному приказом Ростехнадзора

от 9 августа 2024 г. N 251

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Авария - разрушение сооружений и (или) технических устройств, применяемых на ОПО, неконтролируемые взрыв и (или) выброс опасных веществ (статья 1 Федерального закона от 21 июля 1997 г. N 116-ФЗ "О промышленной безопасности опасных производственных объектов").

Взрыв - быстрое химическое превращение среды, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов (пункт 3 статьи 2 Федерального закона от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности").

Допустимый риск - риск, который в данной ситуации считают приемлемым при существующих общественных ценностях (статья 3 ГОСТ Р 51898-2002: Аспекты безопасности. Правила включения в стандарты).

Идентификация опасности (hazard identification) - процесс осознания того, что опасность существует, и определения ее характерных черт (статья 2 ГОСТ Р 51901.1-2002: "Менеджмент риска. Анализ риска технологических систем", принятого и введенного в действие Постановлением Госстандарта Российской Федерации от 7 июня 2002 г. N 236-ст).

Инцидент - отказ или повреждение технических устройств, применяемых на ОПО, отклонение от установленного режима технологического процесса (статья 1 Федерального закона от 21 июля 1997 г. N 116-ФЗ "О промышленной безопасности опасных производственных объектов").

Нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени НКПР (ВКПР) - минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания (пункт 2.5.1. ГОСТ 12.1.044-89 (ИСО 4589-84). "Межгосударственный стандарт. Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения", утвержденного и введенного в действие Постановлением Госстандарта СССР от 12 декабря 1989 г. N 3683).

Огненный шар - крупномасштабное диффузионное горение, реализуемое при разрыве резервуара с горючей жидкостью или газом под давлением с воспламенением содержимого резервуара (пункт 3.11. ГОСТ Р 12.3.047-2012. "Национальный стандарт Российской Федерации. Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля", утвержденного и введенного в действие приказом Росстандарта от 27 декабря 2012 г. N 1971-ст).

Опасность (hazard) - источник потенциального вреда или ситуация с потенциальной возможностью нанесения вреда (статья 2 ГОСТ Р 51901.1-2002: "Менеджмент риска. Анализ риска технологических систем", принятого и введенного в действие Постановлением Госстандарта Российской Федерации от 7 июня 2002 г. N 236-ст).

Опасные вещества - воспламеняющиеся, окисляющие, горючие, взрывчатые, токсичные, высокотоксичные вещества и вещества, представляющие опасность для окружающей природной среды, указанные в пункте 1) приложения N 1 к Федеральному закону от 21 июля 1997 г. N 116-ФЗ "О промышленной безопасности опасных производственных объектов".

Опасный производственный объект - предприятие или его цехи, участки, площадки, а также иные производственные объекты, указанные в приложении N 1 к Федеральному закону 21 июля 1997 г. N 116-ФЗ "О промышленной безопасности опасных производственных объектов".

Промышленная безопасность ОПО (промышленная безопасность, безопасность ОПО) - состояние защищенности жизненно важных интересов личности и общества от аварий на ОПО и последствий указанных аварий (статья 1 Федерального закона от 21 июля 1997 г. N 116-ФЗ "О промышленной безопасности опасных производственных объектов").

Сжиженный природный газ (СПГ):

- природный газ, сжиженный после переработки с целью хранения или транспортирования (статья 2 ГОСТ Р 53521-2009: "Переработка природного газа. Термины и определения", утвержденного и введенного в действие приказом Ростехрегулирования от 14 декабря 2009 г. N 764-ст).

- жидкость в криогенном жидком состоянии, которая состоит преимущественно из метана и которая может содержать незначительные количества этана, пропана, азота и других компонентов, обычно встречающихся в природном газе (NFPA 59A, Standard for the Production, Storage, and Handling of Liquefied Natural Gas (LNG)).

Требования промышленной безопасности - условия, запреты, ограничения и другие обязательные требования, содержащиеся в Федеральном законе от 21 июля 1997 г. N 116-ФЗ "О промышленной безопасности опасных производственных объектов", других федеральных законах, принимаемых в соответствии с ними нормативных правовых актах Президента Российской Федерации, нормативных правовых актах Правительства Российской Федерации, а также федеральных нормах и правилах в области промышленной безопасности (пункт 1 статьи 3 Федерального закона от 21 июля 1997 г. N 116-ФЗ "О промышленной безопасности опасных производственных объектов").

Приложение N 2

к Руководству по безопасности

"Методические рекомендации по проведению

анализа риска на объектах производства,

транспортировки, хранения, отгрузки и

использования сжиженного природного газа",

утвержденному приказом Ростехнадзора

от 9 августа 2024 г. N 251

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

АГНКС - автомобильная газонаполнительная компрессорная станция;

АСУТП - автоматизированная система управления технологическим процессом;

ВКПР - верхний концентрационный предел распространения пламени;

ГРС - газораспределительная станция;

ГФ - газовая фаза;

ЖФ - жидкая фаза;

НКПР - нижний концентрационный предел распространения пламени;

ОГТ - основание гравитационного типа;

ОПО - опасный производственный объект;

ОПО СПГ - производственный объект, на котором обращается СПГ;

ОШ - огненный шар;

ОС - окружающая среда;

ПАЗ - противоаварийная автоматическая защита;

ПК - предохранительный клапан;

ПРГУ - плавучая регазификационная установка;

СПГ - сжиженный природный газ;

ССПП - стационарная система предотвращения пожара;

СУГ - сжиженный углеводородный газ;

ТВС - топливно-воздушная смесь;

УВ - ударная волна;

УПБ (SIL) - уровень полноты безопасности (Safety Integrity Level).

Приложение N 3

к Руководству по безопасности

"Методические рекомендации по проведению

анализа риска на объектах производства,

транспортировки, хранения, отгрузки и

использования сжиженного природного газа",

утвержденному приказом Ростехнадзора

от 9 августа 2024 г. N 251

ОСОБЕННОСТИ

ВОЗМОЖНЫХ АВАРИЙНЫХ ВЫБРОСОВ СПГ И ПОСЛЕДСТВИЙ

АВАРИЙ НА ОПО СПГ

Основные опасности аварий на ОПО СПГ связаны с возможностью выброса обращающихся в технологическом процессе опасных веществ, в том числе природного газа в сжиженном и сжатом состоянии, хладагентов (этан, пропан, бутан), стабильного и нестабильного конденсата. Анализ опасностей ОПО СПГ определяется необходимостью учета криогенного состояния природного газа в оборудовании и больших объемов изотермического хранения СПГ, в том числе в резервуарах объемом более 100 тыс. м3.

В связи с этим при анализе риска выброса СПГ особое внимание рекомендуется уделять таким следующим факторам:

- обращение в оборудовании больших объемов СПГ с возможностью аварийного выброса в атмосферу повышенных объемов газовой и жидкой среды в существенно различном термодинамическом состоянии;

- возможность ограничения разлива жидкой фазы СПГ по территории ОПО;

- срабатывание систем защиты, меры безопасности для сокращения объемов выброса СПГ в окружающую среду;

- возможность образования протяженных зон поражения.

Наличие СПГ и ряда СУГ предполагает наличие специфических факторов, обусловленных следующими свойствами обращающихся веществ:

- изотермическое хранение предполагает появление низких температур: около минус 160 °C на хранилищах СПГ и минус 73 °C на хранилищах этана (на объектах производства СПГ), на "малотоннажных" объектах с СПГ может реализовываться и полуизотермическое хранение СПГ с давлением до 1,2 МПа;

- повышенные пределы воспламенения метана (4,4 - 17%-об.) по сравнению с иными углеводородами создают взрывоопасные концентрации при повышенных концентрациях СПГ;

- наличие перегретых жидкостей, способных при сбросе давления переходить в газовую фазу (пропан, бутан, СПГ в полуизотермическом хранении);

- наличие примесей (этан, пропан, бутан и др.) повышают реакционную способность ТВС по сравнению с чистым метаном;

- различные составы (и плотности) СПГ при последовательном доливе в уже частично заполненный объем создают предпосылки к расслоению жидких фаз. Такое расслоение приводит к слабому тепло- и массообмену между слоями, в результате верхний слой быстро испаряется, что приводит к увеличению его плотности, а нижний нагревается за счет теплообмена с емкостью, что приводит к уменьшению его плотности. Такие процессы приводят к возникновению гидродинамической неустойчивости на границе слоев. Более тяжелый верхний слой в поле силы тяжести начинает смешиваться с менее плотным нижним слоем. Такое смешение приводит к интенсивному образованию паров и требует более интенсивного отвода паров из емкости. Это явление называется "ролловер", оно возникает либо при дозаправке емкости системы заправки новой дозой (порцией), физические параметры которой отличаются от имеющейся, либо за счет саморасслоения СПГ вследствие преимущественного выкипания из него азота. По этой причине происходит стратификация СПГ (или иного сжиженного газа) на два горизонтальных слоя. Нижний слой за счет внешнего теплопритока перегревается и аккумулирует часть тепла, не успевая передать его на верхний. При возникновении "ролловера" происходит потеря устойчивости расслоившегося слоями жидкого объема СПГ и интенсивное перемешивание этих слоев, накопленное тепло при этом уходит на фазовый переход части жидкости, тем самым увеличивая давление в газовой подушке. "Ролловер" может повторяться последовательно несколько раз. Такой неконтролируемый рост давления может привести к повреждению хранилища и самой системы заправки. Основным способом предотвращения "ролловера" является обеспечение однородного распределения плотности и состава по хранилищу за счет предотвращающего "ролловер" заполнения и с помощью контроля однородности распределения СПГ в хранилище;

- пары природного газа могут иметь как положительную, так и отрицательную плавучесть: граница нейтральной плавучести - минус 110 °C;

- в силу большой разницы температур жидкой фазы СПГ и подстилающей поверхности имеет место сильная зависимость интенсивности кипения от разности температур СПГ и подстилающей поверхности, твердой и жидкой (вода); при начальной стадии пролива, пока существует большая разница температур и при этом поверхность еще не охладилась, имеет место пленочный режим кипения СПГ, когда между поверхностью и СПГ существует паровая "подушка", формирующаяся в начальные моменты времени и лимитирующая подвод тепла. По мере охлаждения поверхности и разности температур в проливе имеет место контакт жидкой фазы с подстилающей поверхностью и, как следствие, увеличение теплообмена между ними (пузырьковый режим кипения);

- низкая вязкость позволяет СПГ легко растекаться тонким слоем;

- большие объемы хранения СПГ создают угрозу появления больших и долго существующих облаков ТВС. В этом случае при попадании в облако строений с внутренними помещениями возможна инфильтрация (проникновение) ТВС внутрь этих помещений, что при инициировании процессов горения во внутренних помещениях влечет за собой внутренний взрыв (сгорание ТВС в замкнутом объеме с повышением давления, разрушением и выбросом сильно турбулизованных продуктов). Такой внутренний взрыв является мощным источником инициирования взрывного горения в основном (большом) облаке с повышенной скоростью горения и интенсивным образованием волн давления;

- плотность СПГ (в зависимости от состава и давления 410 - 500 кг/м3) меньше плотности воды и поэтому жидкий СПГ может находиться на поверхности воды и дрейфовать;

- температура самовоспламенения метана 545 °C, что исключает самовоспламенение смеси метана с воздухом и делает возможным зажигание такой смеси только при наличии источника зажигания;

- высокая кратность образования пара из единицы жидкого объема - 600 крат;

- низкая температура и высокая кратность парообразования СПГ делают возможным возникновение "физического взрыва" при контакте (смешении) жидкого СПГ с имеющими существенно большую температуру объектами окружающей среды; такой контакт (смешение) приводит к быстрому фазовому переходу СПГ в пар и образованию вследствие этого воздушных ударных волн и волн давления; наиболее интенсивно быстрый фазовый переход протекает при контакте (смешении) с водой;

- в изотермических хранилищах при небольшом избыточном давлении паровой фазы в случае истечения при разрушении корпуса скорость выброса будет определяться гидростатическим давлением от столба жидкости над уровнем отверстия разрушения. При такой ситуации газ снаружи от места разрушения будет проникать внутрь объема в виде пузырьков через отверстие разрушения и при подъеме в верхнюю часть резервуара скапливаться там. Если истечение происходит в атмосферу, то в емкость будет проникать воздух, тем самым внутри резервуара может образоваться ТВС. Наиболее опасным исходом такой ситуации является внутренний (в объеме изотермического хранилища) взрыв при инициировании через отверстие разрушения и истечения при опускании уровня жидкости в резервуаре до уровня этого отверстия, что возможно при появлении горения снаружи резервуара (зажигании пролива снаружи, горение облаков ТВС снаружи).

Основные поражающие факторы аварий на ОПО СПГ следующие:

- охрупчивание конструкций, не рассчитанных специально на криогенное воздействие;

- быстрый фазовый переход (физический взрыв) с образованием воздушных волн сжатия;

- тепловое излучение и контакт с пламенем при горении проливов СПГ (и других углеводородов);

- тепловое излучение и удар пламени при горении факелов;

- огненные шары расширяющихся вскипающих жидкостей BLEVE (при каскадном разрушении одностенных емкостей без вакуумированных и (или) теплоизолированных стенок и полуизотермических двухоболочечных резервуаров);

- волны давления и контакт с пламенем при горении облаков ТВС;

- волны давления (и разлетающиеся осколки) от внутренних взрывов;

- криогенное поражение человека (ожог);

- удушение человека при снижении концентрации кислорода в протяженных облаках;

- осколки прежде всего при разлете фрагментов оборудования сжатого газа.

На крупнотоннажных ОПО СПГ рекомендуется применять следующие виды изотермических резервуаров:

- двустенные (двухоболочечные с полной герметизацией) изотермические резервуары, которые включают самонесущий внутренний резервуар (выполненный из криогенной хладостойкой стали) с подвесным перекрытием и внешний резервуар с купольным перекрытием, изготовленный из предварительно напряженного железобетона с герметизирующей облицовкой внутренних стенок и днища хладостойкой сталью. Для изотермических резервуаров СПГ объемом хранения до 60 000 м3 включительно допускается выполнение внешнего резервуара из криогенной хладостойкой стали. Независимо от конструктивного исполнения внешний резервуар предназначен для обеспечения полного удержания СПГ и безопасного сброса его паров при авариях, связанных с нарушением целостности внутреннего резервуара;

- мембранные изотермические резервуары, которые состоят из нескольких слоев: внутреннего слоя из гофрированного листа нержавеющей стали, контактирующего с СПГ; промежуточной многослойной изоляции из фанеры, усиленной пенополиуретаном и триплексом; внешней оболочки из армированного бетона.

При разгерметизации гофрированного листа предполагается, что остальные слои обеспечат герметичность мембранного резервуара. Внешняя оболочка из армированного бетона обеспечивает устойчивость к внутренним и внешним нагрузкам, а гидроизолирующий слой предотвращает попадание влаги в резервуар.

Современные проектируемые изотермические и полуизотермические резервуары, оснащенные двумя барьерами (оболочками), способны сохранять целостность и не давать выходить жидкой фазе СПГ за пределы собственно емкости при всех вариантах эксплуатации. Разрушение таких резервуаров с выходом жидкой фазы СПГ возможно только при возникновении взрывных (включая ударные) нагрузок нерасчетного характера (террористические акты, военные действия, падения метеоритов). При исключении таких воздействий путем соответствующих мер безопасности допускается не рассматривать при количественной оценке риска сценарий полного разрушения резервуара и аварийного выброса жидкой фазы СПГ в ОС.

При авариях без выхода жидкой фазы предполагается, что жидкая фаза СПГ после разрушения внутренней оболочки или емкости остается в теплоизолирующем слое, испаряется, а образовавшиеся пары выходят через предохранительный клапан.

Специфика развития аварий с СПГ на малотоннажных производствах определяется технологией обращения СПГ в полуизотермическом режиме обращения под давлением (давление, как правило, до 1,2 МПа, температура выше температуры кипения при 0,1 МПа).

Полуизотермические резервуары по конструктивному исполнению подразделяются на:

- двухоболочечный резервуар СПГ с термоизоляционным кожухом, предназначенным для обеспечения вакуумной изоляции, и при разгерметизации внутреннего сосуда удерживающим в межстенном пространстве жидкую фазу СПГ с контролируемым сбросом паров СПГ в атмосферу;

- резервуар СПГ в термоизоляционном кожухе, предназначенном для обеспечения вакуумной изоляции и обеспечивающим, при разгерметизации внутреннего сосуда, истечение СПГ непосредственно в ограждение резервуара только через специально предназначенное для этого устройство, установленное на кожухе.

В соответствии с нормативными требованиями безопасности для дополнительного ограничения распространения жидкой фазы при разрушении полуизотермического резервуара такие резервуары оснащаются внешней оболочкой (кожухом), которая в свою очередь может заполняться пористой средой и (или) герметизироваться газонепроницаемой крышкой, а также системой сброса паров СПГ.

Приложение N 4

к Руководству по безопасности

"Методические рекомендации по проведению

анализа риска на объектах производства,

транспортировки, хранения, отгрузки и

использования сжиженного природного газа",

утвержденному приказом Ростехнадзора

от 9 августа 2024 г. N 251

ПРИМЕР ДЕРЕВЬЕВ ОТКАЗОВ ДЛЯ АВАРИЙ НА ОПО СПГ

Пример дерева всех возможных отказов для типового оборудования на ОПО СПГ при анализе событий, предшествующих аварийному выбросу опасных веществ (инциденту, аварии), приведен на рисунке 4-1.

Рисунок 4-1. Обобщенное дерево отказов для анализа причин

разгерметизации оборудования на ОПО СПГ

Пример дерева отказов для полуизотермического одностенного (с вакуумной изоляцией) горизонтального резервуара хранения СПГ приведен на рисунке 4-2. При построении дерева отказов, в качестве простейшего примера, учитывалось, что резервуар хранения СПГ оснащен только одним контуров контроля уровня, давления, одним предохранительным клапаном, также считалось, что повышению давления вследствие увеличения температуры в резервуаре под воздействием высоких температур окружающей среды невозможно, по причине наличия термоизоляционного кожуха, небольшие локальные повреждения данного кожуха не влияют на его теплоизоляционную способность, а полное его разрушение практически невероятным событиям, которые не учитываются при построении дерева отказов. Также при построении дерева отказов считалось, что внутренний резервуар хранения СПГ выполнен из стали, устойчивой к воздействиям криогенных температур и охрупчивание стали в процессе эксплуатации резервуара не происходит.

Приведенное в примере дерево отказов является простейшим, модельным. При его построении учитывались данные из открытых источников <5>. При построении реального дерева отказов необходимо уточнять количество начальных событий в каждом срезе дерева отказов, которое будут зависеть от проектных решений для каждого конкретного резервуара, а также необходимо уточнять, с приведением источников, используемые частоты отказов.

--------------------------------

<5> Geun Woong Yun. Bayesian-LOPA methodology for risk assessment of An LNG importation terminal. A Thesis. Submitted to the Office of Graduate Studies of Texas A&M University in partial fulfillment of the requirements for the degree of master of science. December, 2007. 288 p.

Hyo Kim, Jae-Sun Koh, Youngsoo Kim and Theofanius G. Theofanous. Risk Assessment of Membrane Type L NG Storage Tanks in Korea-based on Fault Tree Analysis. Korean Jornal of chemical engenering, 22 (1), 1 - 8 (2005).

Рисунок 4-2. Пример дерева отказов

для резервуара хранения СПГ

Примечания к дереву отказов, приведенному на рисунке 4-2:

1. Количество начальных событий "отказ контура контроля уровня" и их логические связи между собой зависят от конкретного количества контуров контроля уровня на резервуаре, вида и уровня их резервирования. Частота отказов контура контроля уровня зависит от того, как он реализован в системе ПАЗ или в АСУТП. При реализации данного контура в системе ПАЗ частота отказов зависит от принятого уровня полноты безопасности (УПБ, SIL) в соответствии с ГОСТ Р МЭК 61508-1-2012 "Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 1. Общие требования", утвержденном и введенном в действие приказом Росстандарта от 29 октября 2012 г. N 586-ст, и ГОСТ Р МЭК 61511-1-2018 "Безопасность функциональная. Системы безопасности приборные для промышленных процессов. Часть 1. Термины, определения и технические требования", утвержденном и введенном в действие приказом Росстандарта от 8 августа 2018 г. N 466-ст. При реализации данного контура в системе АСУТП частоты отказов определяются по справочным данным. В данном примере контур контроля уровня реализован в системе АСУТП.

2. Количество начальных событий "отказ датчика давления" и их логические связи между собой зависят от конкретного количества датчиков давления на резервуаре и их мажоритарности.

3. Количество начальных событий "отказ ПК" зависит от количества ПК на резервуаре с учетом ПК в "горячем резерве".

4. При отсутствии на резервуаре контура ПАЗ по увеличению давления начальное событие "отказ контура ПАЗ по превышению давления" необходимо исключить. Частота отказов контура ПАЗ по превышению давления зависит от принятого уровня полноты безопасности (УПБ, SIL) в соответствии с ГОСТ Р МЭК 61508-1-2012 "Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 1. Общие требования", утвержденном и введенном в действие приказом Росстандарта от 29 октября 2012 г. N 586-ст, и ГОСТ Р МЭК 61511-1-2018 "Безопасность функциональная. Системы безопасности приборные для промышленных процессов. Часть 1. Термины, определения и технические требования", утвержденном и введенном в действие приказом Росстандарта от 8 августа 2018 г. N 466-ст. В указанном примере консервативно принят SIL2.

Приложение N 5

к Руководству по безопасности

"Методические рекомендации по проведению

анализа риска на объектах производства,

транспортировки, хранения, отгрузки и

использования сжиженного природного газа",

утвержденному приказом Ростехнадзора

от 9 августа 2024 г. N 251

ПРИМЕРЫ ТИПОВЫХ СЦЕНАРИЕВ АВАРИЙ НА ОПО СПГ

Примеры типовых сценариев аварий на ОПО СПГ приведены в таблице ниже.

Пример типовых сценариев аварий на ОПО СПГ

Таблица N 5-1

--------------------------------

<6> Взрыв расширяющихся паров вскипающей жидкости (BLEVE) - совокупность явлений, сопровождающих внезапное разрушение резервуара хранения со сжиженным природным газом при наличии источника зажигания, со вскипанием жидкости и образованием воздушной ударной волны, осколочного поля, мгновенным воспламенением парового облака с образованием огневого шара.

<7> для определения максимальных зон поражения от ОШ следует рассматривать максимальное заполнение хранилища, а при проведении анализа риска - весь спектр состояний хранилища (аналогично для сценариев Схран5, Схран6).

<8> Уровень жидкости в хранилище находится ниже уровня земли.

Группы сценариев на оборудовании, в котором обращается стабильный газовый конденсат, аналогичны описанным в Руководстве по безопасности "Методические рекомендации по проведению количественного анализа риска аварий на опасных производственных объектах магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов", утвержденном приказом Ростехнадзора от 29 декабря 2022 г. N 478, и Руководстве по безопасности "Методические рекомендации по проведению количественного анализа риска аварий на конденсатопроводах и продуктопроводах", утвержденном приказом Ростехнадзора от 17 февраля 2023 г. N 69.

Приложение N 6

к Руководству по безопасности

"Методические рекомендации по проведению

анализа риска на объектах производства,

транспортировки, хранения, отгрузки и

использования сжиженного природного газа",

утвержденному приказом Ростехнадзора

от 9 августа 2024 г. N 251

ПРИМЕРЫ ДЕРЕВЬЕВ СОБЫТИЙ ДЛЯ ОПО СПГ

Анализ дерева событий используется для определения вероятности промежуточных событий (отдельных направлений развития аварии) и конечных событий (последствий аварии). Частота различных результатов оценивается посредством умножения исходной частоты выброса на вероятность в точке ветвления различных факторов, влияющих на конечный результат.

Примеры деревьев событий для ОПО СПГ приведены на рисунках ниже:

- разрушение емкости под давлением (Рисунок 6-1);

- разгерметизация технологического трубопровода с жидкой фазой (Рисунок 6-2) и с газовой фазой (Рисунок 6-3);

- разгерметизации изотермического резервуара (Рисунок 6-4);

- разгерметизация криогенного трубопровода СПГ (Рисунок 6-5).

Рисунок 6-1. Пример дерева событий при разрушении емкости

под давлением

На рисунке 6-1 приняты следующие условные вероятности событий: емкость сохраняет целостность после появления разрушения (a) - условная вероятность определяется согласно данным Руководства по безопасности "Методические основы анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах";

разрушение ниже уровня жидкости (b) - пропорционально отношению средней высоты уровня жидкости (взлива) к высоте емкости (если нет данных, принимают 0,8);

образование капельной взвеси (диспергированной струи) (c) - 0,7 (только в случае свищей) - для стабильных жидкостей и 1 - для нестабильных;

образование BLEVE/огненного шара (d) - условная вероятность определяется согласно данным Руководства по безопасности "Методические основы анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах" по полному и частичному разрушению емкости с учетом возможности образования BLEVE/огненного шара для конкретного продукта в емкости;

Условная вероятность образования огненного шара d может быть уменьшена с учетом эффективности срабатывания установленных систем противоаварийной защиты, в том числе:

предотвращения возможностей теплового воздействия на резервуар со сжиженным газом со стороны внешнего аварийного источника;

исключения возможности скопления разлитого сжиженного газа непосредственно под резервуаром, в том числе за счет уклона поверхности для отвода аварийных утечек сжиженного газа из резервуара или трубопроводов обвязки с помощью дренажных систем на безопасное расстояние;

наличия активной и пассивной тепловой защиты, в том числе теплоизоляции (перлито-вакуумной, экранно-вакуумной, керамической), вспучивающихся покрытий, огнестойких укрытий, огнезащитных экранов для технологического оборудования.

мгновенное воспламенение и образование горящих проливов/факелов (e, f, g) - согласно таблице 6-1, приведенной ниже;

возможность образование дрейфующего облака ТВС при испарении из пролива (h, i, j) - для всех жидкостей с давлением насыщенных паров менее 10 кПа - 0, в остальных случаях - 1;

появление на пути дрейфующего облака источника зажигания (m, n, o, p, q) - согласно таблице 6-1, приведенной ниже.

Условные вероятности воспламенения (в том числе на представленных деревьях событий, рисунки 6-1 - 6-5) принимаются согласно нижеприведенной таблице <9>:

--------------------------------

<9> Данные согласно:

IP Research Report. Ignition probability review, model development and look-up correlations. Energy Institute, London, January 2006.

International association of Oil & Gas Producers. Risk Assessment Data Directory. Ignition Probabilities. Report 434-06, September 2019.

Условные вероятности воспламенения выбросов ОВ

Таблица N 6-1

--------------------------------

<10> Выброс менее 120 сек считается залповым и истечение по расходу не рассматривается.

<11> Под вскипающими жидкостями подразумеваются среды, обращающиеся при температуре выше температуры кипения (полуизотермические хранилища).

Вероятность воспламенения облаков, образующихся при проливе жидкостей из изотермических хранилищ, принимается равной вероятности воспламенения газовых выбросов (таблица N 6-1) в зависимости от интенсивности кипения в проливе.

На рисунке 6-2 (трубопровод со стабильной жидкостью) приняты следующие условные вероятности событий:

возможность разрыва с образованием смеси (1-a) - 0,7;

мгновенное воспламенение и образование горящих проливов (факелов) (b, c) - согласно таблице 6-1, приведенной выше;

образование ТВС (включая процесс испарения из полива) (e, d) для всех жидкостей с давлением насыщенных паров менее 3 кПа (в помещении) и 10 кПа (на открытой площадке) - d = 0, в остальных случаях - d = 1; e = 1;

появление на пути дрейфующего облака источника зажигания (f, g, h, i) - согласно таблице N 6-1, приведенной выше.

Рисунок 6-2. Пример дерева событий при разгерметизации

технологического трубопровода с жидкой фазой под давлением

Рисунок 6-3. Пример дерева событий при разгерметизации

технологического трубопровода с газовой фазой под давлением

Рисунок 6-4. Пример дерева событий при разгерметизации

изотермического резервуара с двумя барьерами безопасности

На рисунке 6-5 приняты следующие условные вероятности событий:

вероятность сохранения целостности наружного трубопровода a = 0,9;

вероятность сброса пара из межстеночного пространства b = 0,9;

вероятность наличия напора на месте выброса c = 1, при сохранении избыточного давления на месте разрушения более 3 атм и c = 0 в остальных случаях.

Приведенные условные вероятности могут быть скорректированы с учетом дополнительных решений, направленных на снижение риска аварий на ОПО СПГ.

Рисунок 6-5. Пример дерева событий для криогенного

трубопровода с СПГ

Приложение N 7

к Руководству по безопасности

"Методические рекомендации по проведению

анализа риска на объектах производства,

транспортировки, хранения, отгрузки и

использования сжиженного природного газа",

утвержденному приказом Ростехнадзора

от 9 августа 2024 г. N 251

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

ДЛЯ ЧИСЛЕННОГО РАСЧЕТА ПРОЦЕССОВ ИСТЕЧЕНИЯ, РАСПРОСТРАНЕНИЯ,

ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ВЗРЫВА ТОПЛИВНО-ВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ

С УЧАСТИЕМ СПГ

Численное моделирование (вычислительная гидродинамика) - подраздел механики сплошных сред, включающий совокупность физических, математических и численных методов, предназначенных для расчета параметров и последствий аварийного выброса опасных веществ.

7.1. Упрощенные модели для расчета скорости выброса СПГ

из отверстия разгерметизации

Расчет скорости поступления СПГ и других криогенных жидких сред при частичной разгерметизации технологического оборудования, в том числе технологических трубопроводов, производится с учетом рекомендаций раздела IV Руководства по безопасности "Методика моделирования распространения аварийных выбросов опасных веществ", утвержденного приказом Ростехнадзора от 2 ноября 2022 г. N 385 (далее - Руководство по безопасности "Методика моделирования распространения аварийных выбросов опасных веществ").

Расчет скорости поступления природного газа при разрушении оборудования, в том числе технологических трубопроводов, рекомендуется выполнять в соответствии с разделом IV Руководства по безопасности "Методика моделирования распространения аварийных выбросов опасных веществ" или приложением N 6 Руководства по безопасности "Методика оценки риска аварий на технологических трубопроводах, связанных с перемещением взрывопожароопасных газов", утвержденного приказом Ростехнадзора от 28 ноября 2022 г. N 410.

7.2. Численный расчет аварийного истечения СПГ

из трубопроводных систем (аварийное истечение, расчеты

в неизотермическом приближении)

Расчет скорости поступления СПГ и других криогенных жидких сред при частичной разгерметизации линейной части трубопроводных систем производится с учетом рекомендаций приложения N 2 Руководства по безопасности "Методика анализа риска аварий на опасных производственных объектах нефтегазодобычи", утвержденного приказом Ростехнадзора от 10 января 2023 г. N 4.

7.3. Подход для расчета растекания, испарения и кипения

жидкостей на суше с ровным рельефом и стоячей воде

7.3.1. Общие положения

При разгерметизации оборудования рассматривается поступление жидкости в окружающую среду, его мгновенное вскипание и переход в пролив:

(7-1)

где: qвыб(t) - массовая скорость выброса жидкого опасного вещества, кг/с;

qж(t) - массовая скорость поступления жидкого опасного вещества в пролив, кг/с;

q'(t) - массовая скорость поступления в атмосферу газообразного опасного вещества, образующегося при мгновенном вскипании жидкой фазы в случае истечения жидкого опасного вещества из разрушенного оборудования, кг/с;

Cp(T) - теплоемкость жидкой фазы при температуре T, Дж/кг/К;

Tвыбр - температура вещества в оборудовании, К;

Tкип - температура кипения жидкого опасного вещества, К;

_ теплота испарения (кипения) жидкого опасного вещества, Дж/кг;

q"(t) - массовая скорость поступления в атмосферу капель (аэрозоля) опасного вещества, образующихся при мгновенном вскипании жидкой фазы в случае истечения жидкого опасного вещества из разрушенного оборудования, кг/с.

Масса жидкости, находящаяся в проливе в каждый текущий момент времени t , определяется балансом поступления в пролив жидкости из разрушенного оборудования и переходом в газовую фазу при кипении и испарении пролива:

(7-2)

где: qисп(t) - массовая скорость испарения или кипения жидкого опасного вещества в проливе, кг/с.

Уравнение баланса масс (7-2) является основным для описания нестационарного процесса кипения, испарения жидкости. Это уравнение дополняется соотношением (7-1), учитывающим характер (мгновенный или длительный) и интенсивность поступления жидкости в пролив, а также соотношениями, определяющими растекание, кипение и испарение с учетом всех многообразных факторов теплообмена и массопереноса, в том числе специфику разлития на твердую подстилающую поверхность и воду.

Исходными данными для выполнения расчетов и моделирования являются:

- массовая скорость выброса жидкого опасного вещества (qвыб(t));

- характеристика выбрасываемого вещества;

- тип и характеристики поверхности разлива,

- метеорологические условия. В качестве скорости ветра, температуры воздуха и подстилающей поверхности при моделировании аварийных ситуаций принимается скорость ветра и температура воздуха согласно метеорологическим данным за исследуемый период времени в области возможной аварии. Допускается для сокращения числа рассматриваемых метеоусловий принимать температуру воздуха и подстилающей поверхности равной максимальной среднемесячной температуре окружающего воздуха в наиболее теплый месяц года за 10-летний период метеонаблюдений.

7.3.2. Растекание, кипение и испарение на рельефной

неоднородной поверхности

В случае если растекание аварийного выброса происходит по поверхностям, имеющим значительный перепад высот и (или) переменные теплофизические характеристики (в том числе за счет температурной зависимости, неоднородности материала, присутствия влаги) и, в частности, теплопроводность, рекомендуется решать задачу о растекании, испарении и кипении с использованием подходов вычислительной гидродинамики (CFD). Следует отметить, что при этом следует рассматривать и сопряженную задачу о теплопроводности в средах, с которыми контактирует пролив. Моделирование растекания по рельефу рекомендуется выполнять с использованием уравнений Сен-Венана (уравнений "мелкой воды") в двухмерной (осреднение скорости течения по высоте) постановке с описанием трехмерного профиля свободной поверхности. Рельеф местности задается с помощью двухмерной эйлеровой сетки, в каждой ячейке которой определяется высота рельефа. Залповые выбросы жидких сред моделируются путем задания уровня жидкости в расчетной области в виде начальных условий. Длительные выбросы моделируются путем включения источникового члена (граничного условия) в уравнения Сен-Венана. Параметры источникового члена определяются в ячейках расчетной области, в которых происходит выброс, путем задания зависимости объемного расхода жидкости, переходящей в пролив, от времени. Для каждой ячейки расчетной области задаются параметры поглощения жидкости подстилающей поверхностью, а также характеристики ее теплопроводящих свойств. Рекомендуется учитывать, что изменение уровня жидкости в ячейках расчетной области на твердой поверхности происходит под действием следующих факторов: гравитационно-вязкостное растекание жидкости, действие инерционных сил, кипение, испарение, проникание в подстилающую поверхность. Для разливов жидких сред по водным объектам учитываются следующие факторы: гравитационно-вязкостное растекание, действие инерционных сил, кипение, испарение, эмульгирование, растворение в воде, распространение на глубину, дрейф разлива за счет водных течений и ветра. Каждый из составляющих факторов представляется в виде источникового члена в уравнении "мелкой воды" и соответствующих потоков через границы ячеек расчетной области.

При моделировании разливов СПГ рекомендуется учитывать различные режимы кипения (пленочный и пузырьковый), а также испарение жидкости.

Учет теплообмена между проливом жидкости и твердыми поверхностями, с которыми она контактирует, проводится путем решения в каждой ячейке расчетной области одномерного уравнения теплопроводности на основе закона теплопроводности Фурье, либо известных решений этого уравнения для СПГ и типов подстилающей поверхности с учетом их толщины. При этом сопряжение решений в проливе и подстилающей поверхности достигается по равенству либо температур (пузырьковый режим кипения), либо теплового потока (пленочный режим кипения).

7.3.3. Кипение и испарение на ровной однородной поверхности

Начальная температура пролива Tпр полагается равной температуре проливающейся жидкости, для вскипающих жидкостей и жидкостей изотермического хранения - температуре кипения Tпр = Tкип.

Для моделирования испарения и кипения разливов рассматриваются основные тепловые потоки к проливу или от пролива:

- наличие исходного запаса тепла в проливе за счет поступления в пролив жидкой фазы (в том числе новых порций);

- теплообмен с подстилающей землей или водой;

- теплообмен с воздухом;

- теплоприток за счет солнечного излучения;

- теплопотери на испарение.

Мощность суммарного теплового потока Wобщ(t) к проливу, от пролива определяется уравнением:

Wобщ(t) = Wпов(t) + Wконв(t) + Wизл(t) +

+ Wпр(t) - Wисп(t) (7-3)

где: Wпов(t) - мощность теплового потока от подстилающей поверхности, Вт;

Wконв(t) - мощность теплового потока от воздуха, Вт;

Wизл(t) - мощность теплового потока от солнечного излучения, Вт;

Wпр(t) - мощность теплового потока, поступающего в пролив жидкости в единицу времени, Вт;

Wисп(t) - потери внутренней энергии в единицу времени на испарение жидкости за счет испарения в поле ветра, Вт.

Изменение температуры пролива описывается следующим уравнением:

(7-4)

где: Cp(T) - теплоемкость жидкости при температуре T, Дж/кг/К.

При проливе на неограниченную поверхность жидкости допускается считать Tпр(t) равной Tкип на протяжении всего процесса испарения.

При начальной температуре СПГ в проливе Tкип = -162 °C пролив жидкости всегда будет начинать кипеть сразу после соприкосновения с подстилающей поверхностью. Поступающие к проливу тепловые потоки Wпов(t), Wконв(t), Wизл(t), Wпр(t) вызывают переход жидкости в паровую фазу. Наиболее интенсивным в начале является поток Wпов(t), этот поток вызывает собственно кипение - образование пузырьков пара внутри объема жидкости. Этот поток приводит к забору тепла от подстилающей поверхности и ее охлаждению, соответственно температура поверхности снижается, стремясь к температуре пролива. Соответственно со временем Wпов(t) стремится к нулю, что приводит к прекращению кипения и переходу к испарению (без образования пузырьков внутри жидкой фазы). Теплообмен и массообмен в дальнейшем обусловлен теплообменом с воздухом, нагревом от солнца, поступлением жидкости в пролив и движением воздуха. Таким образом, можно выделить два этапа перехода паров жидкости из пролива в атмосферу: кипение и испарение. Описать этот фазовый переход с небольшим консерватизмом можно соотношением для массовой скорости испарения:

(7-5)

Каждый из потоков Wпов(t), Wконв(t), Wизл(t), Wпр(t), Wисп(t) рассчитывается по нижеприведенным формулам.

Расчет мощности теплового потока Wисп(t) для испарения за счет движения воздуха при проливе на суше проводится по формуле:

(7-6)

где: u10 - скорость ветра на высоте 10 м, м/с;

Sc - число Шмидта Sc = vвозд/D;

vвозд - кинематическая вязкость воздуха, м/м/сек;

Dвг - коэффициент диффузии воздуха и природного газа, м2/сек;

Mc - молярная масса метана, кг/моль.

Расчет мощности теплового потока Wисп(t) для испарения за счет движения воздуха при проливе на воду (с учетом волн на поверхности воды и связанной с этим неровностью поверхностью разлива) проводится по формуле:

(7-7)

где: (7-8)

(7-9)

(7-10)

k - константа Кармана, равная 0,41;

Sct - турбулентное число Шмидта, равное 0,85;

(7-11)

(7-12)

(7-13)

Расчет тепловой энергии, поступающей в пролив (с температурой Tпр) с жидкой фазой истекающей жидкости (с температурой T) в единицу времени Wпр(t), проводится по формуле:

Wпр(t) = qж(t) · Cp(T) · (T - Tпр) (7-14)

Расчет мощности теплового потока от подстилающей поверхности Wпов(t) при проливе на твердую поверхность проводится по формуле:

, при Tп - Tпр(t) < 30

, при Tп - Tпр(t) >= 30 (7-15)

где: r - радиус пролива в момент времени t, м;

(7-16)

- безразмерный коэффициент шероховатости;

hs - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2/К;

- коэффициент теплопроводности подстилающей поверхности пролива, Вт/м/К;

Tп - температура подстилающей поверхности пролива, К;

- коэффициент тепловой диффузии поверхности, м2/сек.

Параметры подстилающей поверхности

Таблица N 7-1

Расчет мощности теплового потока от подстилающей поверхности Wпов(t) при проливе на водную поверхность проводится следующим образом.

Кипение и испарение криогенных жидкостей на воде может привести к образованию слоя льда на поверхности воды. Как правило, разливы таких жидкостей на большой площади воды не образуют слоя льда, так как происходит устойчивая конвекция тепла от воды в пролив. Однако разливы жидкостей с температурой кипения ниже температуры воды в небольшие объемы воды могут привести к образованию слоя льда.

Расчет мощности теплового потока от воды к проливу без образования льда:

(7-17)

где: hs - коэффициент теплопередачи в Вт/К/м2.

Расчет мощности теплового потока от воды к проливу без образования льда:

При расчете мощности теплового потока от воды к проливу при образовании льда (обычно в водоемах со стоячей водой, глубиной до нескольких метров) предполагается, что толщина слоя льда со временем увеличивается по мере того, как криогенная жидкость охлаждает воду на увеличивающихся глубинах. Мощность, с которой тепло поступает в пролив, равна:

(7-18)

где: (7-19)

kл - коэффициент теплопроводности льда при температуре Tкип, Вт/м/К;

- коэффициент тепловой диффузии льда при температуре Tкип, м2/с;

- коэффициент объемного расширения льда (1,0907);

Коэффициент k вычисляется из уравнения:

(7-20)

где: Tп - температура поверхности воды, К;

kводы - коэффициент теплопроводности воды, Вт/м/К;

- коэффициент тепловой диффузии воды, м2/с;

Fводы - удельная теплота плавления льда, 3,336 · 105 Дж/кг;

- плотность льда, кг/м3;

t - время от начала пролива, сек;

Tкип - температура кипения смеси, К.

Расчет мощности теплового потока от воздуха при проливе на землю и воду проводится по формуле:

(7-21)

где: - коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/м/К;

Tвозд - температура воздуха, К;

Nu(t) - число Нуссельта.

(7-22)

где: Pr - число Прандтля;

(7-23)

(7-24)

где: Cp возд - удельная изобарная теплоемкость воздуха, Дж/кг/К;

- динамическая вязкость воздуха, кг/м/сек.

В дневное время пролив может нагреваться от солнечного излучения. В общий тепловой баланс пролива вносят и излучения от воздуха и пролива.

Расчет мощности теплового потока при переносе энергии излучением Wизл(t) проводится по формуле:

Wизл(t) = Wсолн(t) + Wт.и.(t) (7-25)

(7-26)

(7-27)

где: wсолн - поток тепла от солнца, Вт/м2;

- излучательная способность пролива (0,95);

- постоянная Стефана-Больцмана, Вт/м2/К4.

7.3.4. Растекание жидких опасных веществ

по ровной поверхности

Процесс растекания происходит:

либо до достижения расчетной толщины пролива h(t) значения hmin в допущении о том, что пролив имеет форму круга:

(7-28)

где: r(t) - радиус пролива, м;

- плотность смеси ОВ, кг/м3;

t - время от начала выброса, сек;

либо (при длительном поступлении жидкости в пролив) до достижения проливом размеров, при которых скорость испарения из пролива qисп(t) становится равной скорости поступления жидкости в пролив qж(t).

При проливе опасного вещества на твердую поверхность радиус пролива r рассчитывается по соотношению:

(7-29)

где: g - ускорение свободного падения, м/с2;

h(t) - толщина пролива в момент времени t, м;

hmin - минимальная толщина пролива, м.

При свободном разливе на бетонное или асфальтное покрытие минимальную толщину слоя разлитой жидкости допускается принимать 0,01 м. Для приближенной оценки площади загрязнения жидкости водной поверхности можно принимать толщину слоя 0,001 м. При отсутствии данных допускается учитывать толщины слоя разлитой жидкости по соответствующим данным для нефтепродуктов (раздел 3 приложения N 9 Руководства по безопасности "Методические рекомендации по проведению количественного анализа риска аварий на опасных производственных объектах магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов").

При проливе жидкости на воду радиус пролива r определяется с учетом меняющихся условий распространения пролива. Рассматриваются три стадии растекания. На начальной стадии растекание определяется силами инерции и гравитации, на второй - силой гравитации и вязкостью пролитой жидкости, на третьей - вязкостью и силами поверхностного натяжения.

Расчет радиуса разлива при мгновенном выбросе жидкости выполняется по соотношениям:

для первой стадии разлива 0 < t < t1:

(7-30)

(7-31)

для второй стадии разлива t1 <= t < t2:

(7-32)

(7-33)

для третьей стадии разлива t >= t2:

(7-34)

Для длительного выброса опасного вещества третья стадия происходит одновременно со второй. Расчет радиуса разлива при длительном выбросе жидкости выполняется по соотношениям:

для первой и второй стадии разлива 0 < t < t3:

(7-35)

(7-36)

для третьей стадии разлива t >= t3:

(7-37)

где: K10 = 1,53; K20 = 1,21; K11 = 1,24; K21 = 1,09;

- плотность воды 1000 кг/м3;

Qпр - масса жидкой фазы, формирующей пролив при залповом выбросе ОВ, кг;

t - время, сек.;

- динамическая вязкость воды, кг/м/сек.;

- поверхностное натяжение воды, Н/м.

Так же, как и для продолжительного выброса на суше, размер пролива на воду ограничивается размерами, при которых скорость испарения из пролива qисп(t) становится равной скорости поступления жидкости в пролив qж(t).

Согласно изложенному определяются временные зависимости основных характеристик пролива, необходимые для расчета последующих негативных воздействий:

- - масса жидкости в проливе в заданный момент времени (уравнение (7-2));

- Wобщ(t) - мощность суммарного к проливу, от пролива в заданный момент времени (уравнение (7-3));

- Tпр(t) - температура пролива в заданный момент времени (уравнение (7-4));

- qисп(t) - скорость испарения пролива в заданный момент времени (уравнение (7-5));

- r(t) - радиус пролива на текущий момент времени (уравнение (7-29), или (7-30), (7-32), (7-34), или (7-35), (7-37)).

7.4. Оценка последствий процессов горения и взрыва

на ОПО с СПГ

При авариях на ОПО с СПГ с точки зрения степени перемешанности топлива и окислителя (воздуха) возможно энерговыделение в двух режимах:

- диффузионное горение;

- горение и детонация заранее перемешанной смеси.

В диффузионном режиме топливо и окислитель разделены и контактируют только на поверхности энерговыделения. В таком режиме осуществляется горение:

- факелов;

- проливов;

- переобогащенных (с концентрацией выше ВКПР) облаков в атмосфере;

- огненных шаров в режиме BLEVE;

- горение газа на поверхности воды при выходе из подводного трубопровода.

В случае заранее перемешанной смеси в каждой точке пространства одновременно находится и окислитель (воздух), и топливо (газ, капельная взвесь). Такой режим реализуется в облаках, дрейфующих в атмосфере и постепенно смешивающихся с воздухом, а также внутри оборудования, куда при аварийном истечении может проникать воздух. В таких областях могут реализовываться разноскоростные режимы горения и детонации.

Для расчета параметров горящих факелов, огненных шаров и горящих проливов рекомендуется использовать подходы, изложенные в Методике определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах и Руководстве по безопасности "Методика оценки риска аварий на опасных производственных объектах магистрального трубопроводного транспорта газа", утвержденном приказом Ростехнадзора от 22 декабря 2022 г. N 454.

При расчете горящих проливов легкоиспаряющихся веществ (метан, этан, СУГ) следует учитывать зависимость от времени размеров пролива. С учетом этого изменения рассчитывается как геометрия очага горения, так и поражающее действие от пожара. При этом рекомендуется шаг учета изменения радиуса разлития принимать не менее 20%.

Поскольку при авариях на ОПО с СПГ в силу низкой температуры и больших объемов опасных веществ возможен быстрый переход жидкой фазы в паровую с образованием протяженных топливно-воздушных облаков, могут возникать облака с большими зонами переобогащенных смесей (с концентрацией выше ВКПР). Эти объемы при наличии источника зажигания могут выгорать в диффузионном режиме с образованием огненного шара. При этом интенсивность теплового излучения и интенсивность волн давления невелика, поэтому для оценки зон поражения в этом случае рекомендуется использовать границу зоны с концентрацией 0,5·НКПР, зоны существования открытого пламени. Для этих расчетов рекомендуется использовать подход, изложенный в Руководстве по безопасности "Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей", утвержденном приказом Ростехнадзора от 28 ноября 2022 г. N 412.

Для расчета параметров горящего метана при выходе его на водную поверхность из разрушенного подводного газопровода или танка (резервуара) ПРГУ рекомендуется использовать подход, изложенный в Методике определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах и Руководстве по безопасности "Методика оценки риска аварий на опасных производственных объектах магистрального трубопроводного транспорта газа", утвержденном приказом Ростехнадзора от 22 декабря 2022 г. N 454.

При расчете таких горящих очагов их радиус полагается равным радиусу пузырьковой струи при ее выходе на водную поверхность. Расход топлива в очаге горения полагается равным расходу на месте разрушения газопроводу.

Наличие протяженных и длительно существующих облаков ТВС создает условия для инфильтрации взрывоопасных паров внутрь имеющихся на пути дрейфа облаков строений, зданий, сооружений. Наличие таких замкнутых объемов может при наличии источника зажигания в них создавать опасность внутренних взрывов.

При расчете последствий таких взрывов рекомендуется рассматривать эквивалентную ситуацию детонационного взрыва массы ТВС, содержащуюся внутри замкнутого объема. Для такого расчета рекомендуется использовать подход, изложенный в Руководстве по безопасности "Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей", утвержденном приказом Ростехнадзора от 28 ноября 2022 г. N 412.

Этот же подход используется для расчета последствий взрывного горения облаков ТВС на открытом пространстве. При этом следует отдельно рассматривать ситуации, когда энерговыделение инициируется внутренним взрывом в помещении. В этом случае класс чувствительности вещества, участвующего в горении, взрыве повышается на единицу.

Для получения детальной информации о действии волн давления рекомендуется подход, изложенный в Руководстве по безопасности "Методика оценки последствий аварий на взрывопожароопасных химических производствах", утвержденном приказом Ростехнадзора от 28 ноября 2022 г. N 415.

7.5. Распространение выбросов в атмосфере.

Для расчета распространения выброса в атмосфере рекомендуется использовать либо детальное численное моделирование, либо интегральный подход.

Для струйного выброса в атмосферу, в том числе при сбросе паров СПГ из межтрубного или межстеночного пространства при использовании интегрального подхода, рекомендуется также учитывать струйный участок течения.

Учитывая тот факт, что криогенные проливы отличаются существенной динамикой, переменным размером пролива на протяжении процесса испарения, рекомендуется учитывать переменный размер пролива. Рассматривается диапазон времени от начала истечения до полного испарения пролива. Рекомендуется рассматривать дискретный набор состояний пролива с радиусами, отличающимися на 20%. В этом случае рассматривается череда облаков, распространяющихся от проливов различных последовательно реализующихся размеров пролива (т.е. рассматривается диапазон времени от начала истечения до полного испарения пролива). Эта череда облаков при оценке последствий взрыва рассматривается как единое облако.

При наличии положительной плавучести паров метана следует учитывать подъем выброса.

7.6. Распространение выброса под водой

Для расчета распространения газа внутри водной среды с последующим выходом газа на поверхность при разгерметизации подводного трубопровода используется вычислительный метод гидродинамики сглаженных частиц (англ. Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH).

7.7. Оценка последствий выброса при разрыве подводного

газопровода ПРГУ

Оценку размеров вероятных зон действия выхода метана с поверхности моря рекомендуется определять по формуле:

, (7-38)

где: z - глубина залегания газопровода, м;

Vg - объемный расход газа на поверхности, м3/с.

При этом следует понимать, что размер зоны выхода метана в определенной степени зависит от расхода выброса на месте разрушения трубопровода, который меняется достаточно существенно в течение нескольких десятков секунд.

Оценку размеров вероятных зон действия при горении метана при выходе с поверхности моря рекомендуется определять с использованием расчетной модели, представленной в Методике определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах.

Для оценки и описания процесса генерации и распространения волн в воде от цилиндрического источника рекомендуется использовать следующую одномерную модель:

Уравнение сохранения количества движения:

(7-39)

Уравнение сохранения массы:

(7-40)

Уравнение сохранения энергии:

(7-41)

где: U - скорость частиц, м/с;

R - эйлерова пространственная координата, м;

- коэффициент, равный 1, 2 и 3 в плоском, осесимметричном и сферически симметричном случаях соответственно;

P - давление, Па;

M - масса на единицу длины или на единицу телесного угла;

V - удельный объем, м3/кг;

I - внутренняя энергия, Дж.

Кроме того, справедливы соотношения:

и (7-42)

где: dM - элемент массы на единицу телесного угла (в случаях или ) или на единицу площади (в случае );

;

Vо - удельный объем в начальный момент времени.

Расчет моделирования рассеяния и сгорания облаков метана при выходе с поверхности моря может быть смоделирован с помощью Руководства по безопасности "Методика оценки последствий аварий на взрывопожароопасных химических производствах", утвержденном приказом Ростехнадзора от 28 ноября 2022 г. N 415, где учитывается и положительная плавучесть метана, и сложная трехмерная картина его рассеяния, и механизмы горения метано-воздушной смеси.

Приложение N 8

к Руководству по безопасности

"Методические рекомендации по проведению

анализа риска на объектах производства,

транспортировки, хранения, отгрузки и

использования сжиженного природного газа",

утвержденному приказом Ростехнадзора

от 9 августа 2024 г. N 251

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ЗОН ПОРАЖЕНИЯ ПРИ АВАРИЯХ НА ОПО СПГ

Пример 1. Разгерметизация подводного газопровода.

В результате коррозии происходит разгерметизация подводного газопровода, требуется определить размеры пожароопасных зон над поверхностью воды.

Решение.

Согласно пункту 7.6. приложения N 7 Руководства в результате моделирования истечения газа в водной среде определяется радиус зоны выхода газа с поверхности воды. Далее, используя методы вычислительной гидродинамики по методологии, изложенной в Руководстве по безопасности "Методика оценки последствий аварий на взрывопожароопасных химических производствах", утвержденном приказом Ростехнадзора от 28 ноября 2022 г. N 415, с использованием в качестве исходных данных количественных характеристик, полученных в предыдущем расчете, определяются размеры зоны с концентрациями в пределах [0,5·НКПР, ВКПР]. На рисунке 8-1 представлены примеры вертикальных сечений с распределениями концентраций метана в атмосфере в результате разгерметизации подводного газопровода.

Рисунок 8-1. Пример вертикальных сечений с распределением

концентрации от выхода метана с круговой поверхности

с видимой зоной 0,5·НКПР (стационарные поля)

Пример 2. Взрыв топливно-воздушной смеси.

В результате разгерметизации фланца на подводящем трубопроводе к изотермическому резервуару СПГ происходит истечение СПГ внутрь обвалования резервуара с последующим испарением и распространением облака смеси метана с воздухом. Требуется определить величину избыточного давления в конкретной точке пространства при возникновении на пути облака источника зажигания и сгоранием облака с образованием волн избыточного давления.

Решение.

Согласно пункту 7.2. приложения N 7 Руководства проводится численный расчет аварийного истечения СПГ из трубопроводных систем, определяется аварийный расход, далее по пункту 7.3. приложения N 7 Руководства проводится расчет растекания, испарения (кипения) СПГ внутри обвалования. Полученные количественные характеристики используются в качестве исходных данных для расчетов распространения облака по интегральной модели Руководства по безопасности "Методика моделирования распространения аварийных выбросов опасных веществ", утвержденного приказом Ростехнадзора от 2 ноября 2022 г. N 385, по которой определятся масса опасного вещества в пределах [0,5·НКПР, ВКПР]. Далее согласно Руководству по безопасности "Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей", утвержденному приказом Ростехнадзора от 28 ноября 2022 г. N 412, по полученной массе определяется избыточное давление в конкретной точке пространства при быстром сгорании парогазовоздушной смеси. Для расчета в условиях расположения трубопровода в зоне крупных и сложных геометрических объектов расчет распространения пролива, испарения (кипения), распространения облака смеси метана с воздухом, а также сгорания облака, проводится методами вычислительной гидродинамики, описанными в Руководстве по безопасности "Методика оценки последствий аварий на взрывопожароопасных химических производствах", утвержденном приказом Ростехнадзора от 28 ноября 2022 г. N 415. На рисунке 8-2 представлен пример типовой зависимости избыточного давления при сгорании облака ТВС в конкретной точке пространства.

Рисунок 8-2. Типовая временная зависимость давления

при сгорании облака "метан-воздух", образовавшегося

при эмиссии (штиль)

Пример 3. Диффузионное горение.

В результате частичной разгерметизации оборудования с избыточным давлением на ПРГУ и воспламенения струи газа образовался вертикальный факел. Требуется определить детерминированные зоны поражения тепловым излучением.

Решение.

Согласно Методике определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах определяются: аварийный расход газа, геометрические размеры факела, распределение теплового излучения от факела в пространстве. На основе указанного распределения и детерминированных критериев поражения тепловым излучением определяются зоны поражения людей, зоны воздействия на оборудование и на другие объекты. На рисунке 8-3 представлен пример зон поражения от вертикального факела на ПРГУ.

Рисунок 8-3. Пример зон поражения от вертикального факела

при аварии на ПРГУ

Приложение N 9

к Руководству по безопасности

"Методические рекомендации по проведению

анализа риска на объектах производства,

транспортировки, хранения, отгрузки и

использования сжиженного природного газа",

утвержденному приказом Ростехнадзора

от 9 августа 2024 г. N 251

КРИТЕРИИ

ПОРАЖЕНИЯ ЛЮДЕЙ, РАЗРУШЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ,

ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Количественные детерминированные и вероятностные критерии поражений людей, повреждения, разрушения зданий, сооружений при барическом, термическом и осколочном воздействии изложены в Руководстве по безопасности "Методические основы анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах", утвержденном приказом Ростехнадзора от 3 ноября 2022 года N 387.

При криогенном (низкотемпературном) воздействии поражение, травмирование человека в виде криогенных (холодовых) ожогов, обморожений может произойти при попадании человека в зону поражения, контакте с криогенными (низкотемпературными) жидкостями и парами (повреждение легких), прикосновении к охлажденным конструктивным элементам.

При анализе аварий с выбросами СПГ и других криогенных (низкотемпературных) жидкостей рекомендуется рассматривать возможность нанесения холодовых травм человеку в результате контакта с криогенными (низкотемпературными) жидкостями, аэрозолями и парами согласно следующим критериям <12>:

--------------------------------

<12> Источник: Risk Assessment data directory. Vulnerability of humans. Report 434-14.//International association of Oil and Gas Producers. July 2023.

1) при попадании в зону пролива и/или струйного истечения жидкости: смертельный исход (вероятность поражения равна 1) при температуре жидкости -60 °C и ниже; отсутствие воздействия (вероятность поражения 0) при температуре жидкости -20 °C и выше; вероятность поражения при воздействии иных температур определяется линейной интерполяцией между точками 0 и 1;

2) при попадании в зону облака опасного вещества без аэрозоля: смертельный исход с вероятностью 0, 0,1, 0,6, 1 при температуре в облаке от -70 °C, -113 °C, -160 °C, -180 °C. Вероятность поражения при воздействии иных температур определяется линейной интерполяцией между точками 0, 0,1, 0,6, 1;

3) для струй, содержащих паровую и жидкую фракции, вероятность смертельного поражения определяется по линейной интерполяции между вероятностями гибели при заданной температуре в облаке чистого газа и чистой жидкости пропорционально массовым долям.

Температуру аварийного выброса рекомендуется определять по термодинамическим расчетам, а не по величине температуры потока в штатном режиме, так как температура потока может существенно уменьшиться вследствие падения давления.

Критерии повреждения, разрушения при криогенном (низкотемпературном) воздействии рекомендуется определять по проектной документации исходя из консервативного допущения, что разрушению могут подвергаться любые металлоконструкции, температура которых в результате криогенного (низкотемпературного) воздействия жидкости или газа опустится до уровня ниже критической температуры (температура, при которой происходит хрупкое разрушение или разрушение опор/конструкций, оборудования вследствие воздействия низких температур). Указанная критическая температура охрупчивания материала может быть использована для обоснования мер криогенной защиты. Критерии могут быть скорректированы с учетом климатических условий эксплуатации, в том числе минимальной величины расчетной температуры наружного воздуха, мер криогенной защиты, материала конструкций, длительности воздействия и иных факторов, а также требований механической безопасности.

Фазовый состав выброса, температура выброса, размеры низкотемпературной зоны (зоны поражения) с учетом критической температуры оцениваются в соответствии с Руководством по безопасности "Методика моделирования распространения аварийных выбросов опасных веществ", утвержденном приказом Ростехнадзора от 2 ноября 2022 г. N 385, и Руководством по безопасности "Методика оценки последствий аварий на взрывопожароопасных химических производствах", утвержденном приказом Ростехнадзора от 28 ноября 2022 г. N 415.

В качестве примера для оценки риска криогенного (низкотемпературного) воздействия ниже приводятся следующие критерии для конструкций и оборудования <13>:

--------------------------------

<13> Критерии приведены на основе документации по проекту "Арктик СПГ-2".

струи жидкости (в том числе распыленной) или проливы с температурой -49 °C <14> и ниже продолжительностью воздействия не менее 1 минуты (для стали);

--------------------------------

<14> Значение температуры выбрано согласно п. 4.2.3 СП 16.13330.2017 для размещения ОПО в районе полуострова Гыдан в ЯНАО.

струи пара с температурой -49 °C и ниже при продолжительности воздействия более 20 минут (для стали);

струи жидкости (в том числе распыленной) или проливы при следующих характеристиках (для бетонных сооружений):

- температура от -60 °C до -100 °C продолжительностью воздействия не менее 20 минут;

- температура от -100 °C до -162 °C продолжительностью воздействия не менее 10 минут.

При необходимости, с учетом указанных выше критериев, может быть определена частота разрушения стальных или бетонных конструкций в результате аварийных выбросов, а также выполнены расчеты поля частот криогенных (низкотемпературных) воздействий с учетом типа конструкции.

Для снижения консервативности размеров зон поражения рекомендуется использовать методики численного моделирования, позволяющие учесть наличие объектов-препятствий в помещениях, модулях производств СПГ.