Аварии на магистральных газопроводах

Линейная часть трубопроводов является потенциальным источником взрывопожароопасности со значительным энергетическим потенциалом и масштабами негативного воздействия на окружающую среду до нескольких десятков метров. В связи с этим особое значение приобретает исследование масштабов распространения поражающих факторов в окружающем пространстве, а также расчет показателей риска для людей в полосе прохождения трассы (зонирование территорий).

Наиболее серьезны повреждения газопроводов высокого и среднего давлений, так как опасность увеличивается с повышением давления в газопроводах.

Источником газоснабжения потребителей городского поселения Селятино Наро-Фоминского муниципального района является участок кольцевого газопровода Московской области (КГМО-1 Д=800 мм и КГМО-2 Д=1200 мм Р ≤ 5,5 МПа), от которого по газопроводам-отводам Д= 200-150мм Р ≤ 5,5 МПа газ поступает на ГРС «Селятино», производительностью 25 тыс. м³/час

Магистральные газопроводы имеют минимально-допустимые расстояния до объектов, равные:

Д = 200 мм Р ≤ 5,5 МПа - 200 м (по 100 м от оси газопровода);

Охранная зона от ГРС до населённых пунктов составляет 150 м.

Характеристики опасного вещества:

Природный газ (метан), транспортируемый по газопроводу, – горючий, взрывоопасный газ, температура кипения – минус 161,6 ⁰С, самовоспламенение - 537 ⁰С. Пределы взрываемости в смеси с воздухом 5 - 15 % вес, плотность паров по воздуху 0,56, оказывает удушающее действие на организм человека из-за недостатка кислорода. Класс опасности IV по ГОСТ 12.1.005 – 88. Величина ПДК в производственной зоне 300 мг/м³ по ГОСТ 12.1.005-88.

Начальную стадию практически любой аварии на газопроводе представляют как разрушительное высвобождение собственного энергозапаса в виде выброса больших объемов компримированного (сжатого) природного газа. Среди основных механизмов дальнейшего развития аварии, наиболее характерным является распространение взрывоопасных облаков газовоздушной смеси.

Аварии при разгерметизации газопроводов сопровождаются следующими процессами и событиями: истечением газа до срабатывания отсекающей арматуры (импульсом на закрытие арматуры является снижение давления продукта), закрытие отсекающей арматуры, истечение газа из участка трубопровода, отсеченного арматурой.

В местах повреждения происходит истечение газа под высоким давлением в окружающую среду. На месте разрушения в грунте образуется воронка.

Вероятность реализации определенного сценария определяется широким спектром факторов, доминирующим из которых являются свойства грунта. Наиболее опасным, с точки зрения последствий, является гильотинный разрыв газопровода, при котором могут реализоваться следующие сценарии:

- образование теплового поля от «огневого шара», возникающего на начальной стадии истечения газа из разрушенного трубопровода (не более 1 минуты после разрушения);

- образование струевых факелов:

- при выбросе грунта в форме котлована (рис. 9.2.1);

- при симметричном осевом расположении разрушенных участков трубы, приподнятых над поверхностью земли без образования воронки выброса в форме котлована (рис. 9.2.2);

- при асимметричном расположении разрушенных участков трубы относительно оси залегания трубопровода (рис. 9.2.3).

Рис. 1. Котлованный факел	Рис. 2. Симметричный факел	Рис. 3. Асимметричный факел

На инженерном уровне в качестве базовых реперов принимаются два основных варианта горения:

- горение «свободных» настильных (слабо наклоненных к горизонту) струй, истекающих из «разведенных» концов трубопровода (струевое пламя);

- горение газового шлейфа, образующегося при истечении газа из двух концов поврежденного газопровода с ориентацией потока, близкой к вертикальной (горение в «котловане»).

Расчет зон действия поражающих факторов при авариях на газопроводе проводился по программе «Магистраль», основанной на СТО РД Газпром 39-1.10-084-2003 «МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по проведению анализа риска для опасных производственных объектов газотранспортных предприятий ОАО «ГАЗПРОМ».

Расчетами определены:

- зоны действия поражающих факторов аварий на подземных газопроводах;

- вероятные зоны поражения человека поражающими факторами.

Спрогнозированы зоны действия термического воздействия воспламенившихся струй газа на газопроводах: Д = 200 мм Р ≤ 5,5 МПа.

Газопровод Д = 200, Р = 5,5 МПа

Длина котлована, м: 3

Сценарий «Пожар в котловане»:

Высота факела в спокойной атмосфере, м: 56,84

Диаметр факела, м: 14,21 – 28,42

Сценарий «Струевое пламя»:

Длина струевого факела, м: 41,36

Максимальный диаметр факела, м: 15,78

Угол подъема труб, град.: 30

Угол разворота труб, град.: 15

Критическая скорость истечения газа, м/с: 409,53

Начальный массовый расход, кг/с: 292,23

Вероятность аварийных сценариев на участке:

- гильотинное разрушение газопровода: 0,1974810000

- вероятность возгорания: 0,1777328953

- формирование огненного шара: 0,0029622150

- реализация сценария «Пожар в котловане»: 0,1691276589

- реализация сценария «Струевое пламя»: 0,0089014560

Зоны вероятного поражения человека от аварийного сценария

«Пожар в котловане (Lf/Hf = 2)»

Характеристика опасных зон	Вероятность поражения Pпор	Глубина зоны, м	Потенциальный риск
Зона безусловного поражения	Рпор > 99%	60,99	1,69E^-5
Зона возможно сильных поражений	50% < Рпор £ 99%	82,52	8,55E^-6
Зона возможно средних поражений	33% < Рпор £ 50%	87,54	5,64E^-6
Зона возможно слабых поражений	1% < Рпор £ 33%	105,96	1,71E^-7
Зона безопасности	Рпор £ 1%	>105,96	Менее 1,71E^-7

Метан являющегося основным компонентом природного газа, в неограниченном пространстве взрывается весьма редко, поскольку он не образует стабильных облаков вблизи поверхности земли.

Исследованиями было установлено, что избыточное давление в волне сжатия, формирующейся в атмосфере в результате термического расширения продуктов сгорания, оказывается по величине незначительным (в опытах не более 2∙10^-3 бар).

Аналогичные выводы были сделаны по результатам исследований «позднего» поджигания природного газа, проведенных специалистами ВНИИПО МВД РФ на полигоне в г. Н.Уренгое. Газ выбрасывался в сверхкритическом режиме в виде настильной струи из трубы диаметром 0,1 м с расходом до 50 м³/с. При максимальном расходе размеры облака (шлейфа) составили 65х10х10 м. Датчики ЛХ-610 размещали на расстояниях в 10 и 20 м по перпендикуляру от оси струи и на 30, 40 и 60 м от среза трубопровода. Максимальное зарегистрированное при поджигании струи газа избыточное давление составило 2,5 кПа (0,02 ат). Зафиксированная специальной киносъемкой скорость видимого фронта горения – 5…20 м/с.

Результаты расчетов свидетельствуют о том, что возникающая при разрушениях газопроводов воздушная волна сжатия не представляет прямой угрозы для жизни человека, оказавшегося даже в непосредственной близости от центра разрыва, и не способна вызвать какие-либо повреждения зданий и сооружений, расположенных за пределами существующих нормативных разрывов, а вероятность механического поражения различных реципиентов осколками труб значительно ниже вероятностей воздействия других поражающих факторов, в первую очередь, термического воздействия при воспламенении газа.

Максимальная глубина зоны термического поражения человека при сценарии аварии - «пожар в котловане» незначительно выходит за пределы зон минимальных, безопасных расстояний, определенных СНиП 2.05.06-85*. Потенциальный риск - менее 1,71E^-7.

Дата добавления: 2015-10-16