Риск-анализ возникновения аварийных ситуаций на магистральном газопроводе Грязовец-Выборг

Компенсационные выплаты рассчитываются как плата за сверхлимитный выбросзагрязняющих веществ с применением повышающего коэффициента, равного 5, по формуле:Катм = Σi 5 · mi · Ni · Kэк · Kинф · Кохр,где mi – масса выбросов i–го загрязняющего вещества, т;Ni – базовый норматив за выброс одной тонны загрязняющего вещества в пределах установленных лимитов сбросов, руб./т;Kэк. – коэффициент экологической значимости;Kинф. – коэффициент, учитывающий инфляцию в соответствии с федеральным законом офедеральном бюджете на соответствующий год;Кохр – коэффициент для особо охраняемых природных территорий, в том числе, лечебно-оздоровительных местностей и курортов, а также для районов Крайнего Севера и приравненных кним местностей, Байкальской природной территории и зон экологического бедствия, равный 2.Наибольшие компенсационные выплаты за ущерб атмосфере имеют место при возгорании выброшенных из аварийного технологического оборудования углеводородов, так какпри их горении в условиях недостатка кислорода образуются вредные химические соединения(СО, NO, NO2, сажа), представляющие большую опасность для экологии и обусловливающиеболее высокий размер платы за выброс в атмосферу.В расчетах следует принимать, что из одной тонны сгоревшего природного газа в среднем образуются следующие количества загрязняющих веществ:- несгоревший метан – 0,015 т;- оксид углерода – 0,057 т;- оксид азота (NO) – 0,00013 т;- диоксид азота (NO2) – 0,0008 т;- сажа – 0,03 т.Базовый норматив за выброс одной тонны загрязняющего вещества, Ni и коэффициентэкологической значимости Kэк. определяются в соответствии с Постановлением Правительства [1].Определим массу выброса при частичном нарушении сварного стыка.Массу природного газа, выброшенного в результате аварии, возьмем среднее значение за последние 3 года из данных на рисунке 13 (2,77 тонны за аварию). Весовой расход газа по компонентам:Метан – 94,5 %Азот –4,5%Меркаптановая сера– 0,5%Сероводород – 0,5 %Отсюда следует, что масса выбросов газа в атмосферу за время аварии в ситуации без пожара по каждому компоненту равна:MCH4= 2,77*94,5 %=2,62т;MN2= 2,77*4,5 %=0,12 т;MS= 2,77*0,5 %=0,014т;MH2S= 2,77*0,5 %=0,014т.Базовый норматив за выброс одной тонны загрязняющего вещества в пределах установленных лимитов сбросовNiвзят согласно [1] и для каждого компонента равен:Ni (CH4)= 108 руб/т;Ni (N2)= 93,5 руб/т;Ni (S)= 45,5 руб/т;Ni (H2S)= 686,2 руб/т;Коэффициент экологической значимостиKэкдля Ленинградской области равен 1,5.Коэффициент, учитывающий инфляцию, принят в соответствии с федеральным законом офедеральном бюджете на 2017 год и составляет 2,67.Коэффициент для особо охраняемых природных территорийКохр не учитывается, т.к. рассматриваемый участок газопровода не проходит через особо охраняемую территорию.Отсюда находим компенсационную выплату за ущерб при частичном нарушении сварного стыка газопровода в ситуации без пожара:Катм = (5*2,62*108*1,5*2,67)+(5*0,12*93,5*1,5*2,67)++(5*0,014*45,5*1,5*2,67)+(5*0,014*686,2*1,5*2,67) = 6096 руб.Ущерб от выбросов в атмосферу газа по первому сценарию развития аварии в ситуации без пожара составляет 6096 руб.Рассчитаем ущерб от выбросов в атмосферу газа по второму сценарию в случае возникновения пожара.Т.к. количество выбросов газа за авариюравно 2,77 т, значит средниезначения количества загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, в ситуации с пожаром, принимаются в 2,77 кратном размере:- несгоревший метан – 0,015*2,77 = 0,041 т;- оксид углерода – 0,057*2,77 = 0,16 т;- оксид азота (NO) – 0,00013*2,77 = 0,00036 т;- диоксид азота (NO2) – 0,0008*2,77 = 0,0022 т;- сажа – 0,03*2,77 = 0,083 т.Базовый норматив за выброс одной тонны загрязняющего вещества в пределах установленных лимитов сбросовNiвзят согласно [1] и для каждого компонента равен:Ni (CH4)= 108 руб/т;Ni (СО)= 1,6 руб/т;Ni (NO)= 93,5 руб/т;Ni (NO2)= 138,8 руб/т;Ni (сажа)= 400руб/т.Остальные дополнительные коэффициенты остаются те же, что и в расчете компенсационной выплаты за ущерб при развитии аварии по первому сценарию.Компенсационная выплата за ущерб при развитии аварии по второму сценарию, в ситуации с пожаром, равна:Катм = (5*0,041*108*1,5*2,67)+(5*0,16*1,6*1,5*2,67)++(5*0,00036*93,5*1,5*2,67)+(5*0,0022*138,8*1,5*2,67) ++(5*0,083*400*1,5*2,67) = 765 руб.Таким образом, ущерб от выбросов в атмосферу газа по второму сценарию развития в ситуации с пожаром составляет 765 руб.Расчет ущерба, связанного с воздействием тепловой радиации от пожара на леса.Расчет размера ущерба лесам при авариях магистральных газопроводах производится в соответствиис [10] и выполняется по формуле:Kлес.ф = К1 · К2 · К3 · К4 · V · Sлес.у. · Слес,где К1 – коэффициент, учитывающий вид нарушения лесного законодательства (для случая«уничтожение или повреждение до степени прекращения роста деревьев» К1 = 50);К2 – повышающий коэффициент, зависящий от времени года (в период с декабря поянварь – 2; в остальные месяцы – 1);К3 – повышающий коэффициент для ставок платы за единицу объема древесины лесныхнасаждений (утверждается ежегодно в соответствии с Федеральным законом от 24.07.2007 г.№ 198- ФЗ [4]);К4 – повышающий коэффициент, учитывающий категорию лесного массива (устанавливается всоответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации от 08.05.2007 г. № 273 [2]);V – корневой запас древесины на 1 га, м3/га;Sлес.у – площадь уничтоженного лесного массива, попадающего в зону теплового воздействия, ограниченную изолинией теплового потока 7 кВт/м2 на конец первой минуты посленачала пожара, га, рассчитывается в соответствии с [10] или [6];Слес – ставка платы за единицу объема лесных ресурсов, руб. (устанавливается в соответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации от 22.05.2007 г. № 310 [3]).Характер горения газа при авариях на газопроводах и масштабы теплового воздействия пожара на окружающую среду (пространственное распределение тепловых потоков q в общем случае зависят от конкретного сочетания следующих факторов:диаметра МГ, размера отверстия истечения (трещины) в трубе (диаметр отверстия истечения при авариях на МГ принимается равным внутреннему диаметру МГ), места разрыва на перегоне между КС, фактического давления газа в месте разрыва;характерного размера (эффективного диаметра) грунтового котлована; характеристик массива грунта; взаимного положения осей концов разрушенного участка трубопровода.Факторы первой группы определяют интенсивность и динамику выброса газа из участков газопровода вверх и вниз по потоку от места разрыва и, в конечном итоге, мощность теплового излучения от пламени пожара, а факторы второй группы – интегральное газодинамическое поле при взаимодействии высокоскоростных струй газа и конечное положениефронта пламени в пространстве (геометрическую форму пламени) и времени.Определим ущерб, причиненный лесному фонду от аварии на газопроводе в случае с пожаром.Согласно [4]повышающий коэффициент для ставок платы за единицу объема древесины лесныхнасаждений К3=1,51.Согласно [2]повышающий коэффициент, учитывающий категорию лесного массива К4 = 5.На северо-западе РФ корневой запас древесины в среднем 130-140 куб. м на 1 га. Примем V=140 м3/га.Площадь уничтоженного лесного массива возьмем из данных об авариях на магистральных газопроводах. В среднем она составит примерно 0,01 га.Согласно приложению 2 постановления [3]ставка платы за единицу объема лесных ресурсовдля случая«уничтожение или повреждение до степени прекращения роста деревьев» в Ленинградской области равна 15812 руб.Следовательно, ущерб, причиненный лесному фонду от аварии на газопроводе в случае с пожаром, будет равен:Расчет компенсационных выплат за ущерб, связанный с негативным воздействием на почву, производится по формуле:Kпочв = Sпочв.у · hповр.у · почв.у · Спочв.у,где Sпочв.у – площадь утраченного плодородного слоя почвы, га, определяемая в случае пожара на магистральном газопроводе.hповр.у = 0,20 – глубина утраченного плодородного слоя почвы, м.почв.у =1,1 – средняя плотность грунта, т/м3;Спочв.у – рыночная стоимость одной тонны чернозема, руб./т.Площадь утраченного плодородного слоя почвы возьмем из статистических данных об авариях на магистральных газопроводах. Она примерно составит 0,5 га.Рыночная стоимость одной тонны чернозема в среднем составляет 700 руб. Найдем компенсационную выплату за ущерб, связанный с негативным воздействием на почву:Таким образом, ущерб, связанный с негативным воздействием на почву при полном разрыве газопровода составляет 77 руб. Рассчитаем экологический ущерб от двух рассматриваемых в работе сценариев развития аварии.Экологический ущерб при первом сценарии (без возгорания газа) состоит из ущерба, принесенного атмосферному воздуху, поэтому Уэкол соответственно равен выплатам за ущерб Kатм, связанный с загрязнением атмосферноговоздуха вследствие выбросов природного газа.Уэкол = 6096 руб.По второму сценарию случае с пожаром экологический ущерб составит:Уэкол = 762++77 = 8357481 руб.Таким образом, наибольший экологический ущерб причинит авария, развивающиеся по второму сценарию в случае с пожаром, т.к. пострадает не только атмосферный воздух, но и прилежащие территории с лесными насаждениями и плодородной почвой.4.2 Анализ последствий возникновения аварий на участке газопровода Грязовец-ВыборгВ большинстве случаев аварии на объектахсетей газоснабжения приводят к травматизмуи жертвам среди персонала и населения, разрушению зданий и сооружений, ущербу эксплуатирующим организациям и потребителям.К характерным признакам аварий на объектахгазораспределительных систем можно отнести:– разрушения газопроводов (сооружений)и/или газового оборудования/техническихустройств;– неконтролируемый взрыв/воспламенениегаза или неконтролируемый выброс природногогаза, повлекшие за собой взрывы и/или воспламенение образовавшейся газовоздушной смеси.Аварии на линейной части газопровода сопровождаются выбросом в атмосферу метана или продуктов его сгорания (при взрыве), нарушением почвенно-растительного покрова. Последствия аварии могут быть в виде:заболачивания участков трассы от строительства насыпей, в возникновении котлованов на месте добычи строительных материалов, изменения русловых процессов в малых водотоках, нарушения гидрогеологических режимов и загрязнения подземных вод, интенсификации карстообразования[19].В результате рассмотренных аварий возможные последствия могут быть следующие: -разрушение газопровода на отдельные фрагменты размером до 3 м с выбросом их на расстояние от 30 до 150 м без возгорания газа; - разрушение газопровода на отдельные фрагменты размером до 3 м с выбросом их на расстояние от 30 до 150 м с возгоранием газа;-образование котлована на месте аварии;- негативное воздействие на окружающую среду посредством высокоскоростного истечения газа, до принятия каких-либо мер по устранению аварии;- пожар близлежащих лесных массивов.Рисунок 14.Последствия аварии при разрыве газопроводаРисунок 15.Последствия аварии при разрыве газопровода4.3 Мероприятия по снижению негативных последствий аварийУменьшение масштабов поражения тесно увязано с пониманием специфики поражающих факторов вконкретной аварийной ситуации, его подготовленности к действиям в аварийных ситуациях, наличия средствзащиты и укрытия в зонах потенциальной опасности.При полном разрыве трубопровода будет иметь местоистечение газа в сверхкритическом режиме, которое в случае воспламенения газа также может реализоваться ввиде струи пламени, обладающей потенциалом термического воздействия на людей и оборудование, окружающую природную среду. Согласно официальному изданию СТО «ГАЗПРОМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ 2.10-2015» [23] необходимо разрабатывать план локализации и ликвидации аварий на объектах сетейгазораспределения и газопотребления с целью:– определения возможных аварий, связанных с использованием газа;– определения готовности организации к локализации и ликвидацииаварий на опасном производственном объекте;– планированиядействийперсоналаАДСполокализацииликвидации аварий на соответствующих стадиях их развития;– разработкимероприятий,направленныхнаповышениеэффективностипротивоаварийнойзащитыиснижениемасштабовпоследствий аварий;– разработкиплановвзаимодействияАДСсдругимипроизводственными службами эксплуатационной организации.Последовательность проведения работ по локализации иликвидации аварии на МГ приведена ниже.Прием аварийной заявки диспетчером и инструктаж заявителяпо принятию мер безопасности до прибытия аварийной бригады согласноПамятке по инструктажу. Регистрация аварийной заявки и оформление заявки аварийнойбригаде на ликвидацию аварии или передача содержания заявки аварийнойбригаде посредством радиотелефонной связи. Незамедлительное оповещение служб об аварии согласноплану взаимодействия с городскими/районными службами. Краткийинструктажсоставааварийнойбригадыпоособенностям объекта газификации, порядку выполнения газоопасных работна объекте, подготовка необходимой документации, выезд на место аварии. Перекрытие запорной арматуры с целью отключения участкасети газораспределения, находящегося в зоне возгорания, с установкойзаглушек.Предупреждение(принеобходимости)потребителейоботключении подачи газа и принятие мер безопасности.Организацияпривзаимодействиисорганамиохраныправопорядка мероприятий по ограничению доступа посторонних лиц кместу аварии, предотвращению проезда автотранспорта. Взаимодействие и решение вопросов с ответственным лицоморгана МЧС России по эвакуации граждан (при необходимости) из опаснойзоны.Постоянная связь с руководителем аварийной бригады ируководителемслужбыАВРпоразвитиюситуациинаобъекте доликвидации аварийной ситуации. Проверка на загазованность приборным методом колодцевподземных сооружений, подъездов, подвалов и подполья зданий в радиусе до50 м от подземного газопровода, а также ближайший колодец канальныхкоммуникаций, пересекающих трассу газопровода.В случае обнаружения загазованности – выявление фактической зоныраспространения газа и вентиляция загазованных объектов.11. Выполнение работ по ликвидации последствий аварии.12. Составление акта аварийно-диспетчерского обслуживания и(при необходимости) оформление заявки и передача объекта для АВРсоответствующей службе.13. Аварийно-восстановительные работы.14. Восстановление подачи газа и проверка на герметичностьприборным методом.15. Оповещение(принеобходимости)потребителейовосстановлении газоснабжения.Для снижения негативного воздействия от аварий на магистральном газопроводе «Грязовец-Выборг» рекомендуется предусмотреть следующие мероприятия: Для обеспечения минимального количества опасных веществ, выходящих в окружающую среду при аварии, предусмотреть возможность отключения участка с помощью запорной арматуры с дистанционным и ручным управлением, установленной на входе-выходе с участка. При развитии аварийной ситуации на наиболее опасном участке, предусмотреть сброс в атмосферный воздух через продувочные свечи (с дистанционным запалом) газа из поврежденного газопровода.Своевременно проводить профилактическую и плановую работу по выявлению дефектов различных видов оборудования и отдельных узлов и деталей, их ремонт или замену, а также осуществлять контроль за общим комплексом мероприятий по повышению технологической дисциплины и увеличения ресурса работы оборудования, выполнения аварийно- ремонтных и восстановительных работ в соответствии с требованиями техники безопасности, охраны труда и правилами технической эксплуатации.Совершенствовать мероприятия по профессиональной и противоаварийной подготовке производственного персонала, их обучение способам защиты и действиям в аварийных ситуациях.Использование при ремонтных работах защитных покрытий (для изоляции сварных стыков и мелких фасонных частей от коррозии), а так же можно рассмотреть вариант изоляции газопровода огнеупорным материалом для уменьшения последствий при аварии с пожаром. Поддерживать в исправности и постоянной готовности средств пожарной сигнализации и автоматического пожаротушения, средства автоматической сигнализации предельной загазованности и автоматического включения.Для обеспечения квалифицированного и своевременного ремонта основного оборудования заключать договоры с его производителями на сервисное обслуживание.Осуществлять постоянный контроль наличия и состояния опознавательных знаков на местности, знаков ограждения, предупреждающих и запрещающих знаков на переходах через автомобильные дороги и переездов. Имеющиеся замечания по отдельным дорожным знаком необходимо устранить по согласованию с дорожными службами ГИБДД.ЗаключениеВ данной дипломной работе был проведен анализ аварийных ситуаций на магистральном трубопроводе «Грязовец-Выборг» на основании статистических данных.Как выяснилось, авария на линейной части газопровода возможна в связи с дефектами используемых материалов,подземной коррозией металла, от механических повреждений и стихийных бедствий, или нарушениями режимаэксплуатации. Наиболее тяжелая авария возможна при повреждении газопровода с последующим разрывом инеуправляемым выбросом природного газа в атмосферу и его возгоранием. При этом возможно поражениеобслуживающего газопровод персонала и лиц, осуществляющих работы вблизи трассы и воздействие наокружающую среду.Так же в работе были определены наиболее вероятные сценарии развития аварии на магистральном газопроводе.Согласно статистическим данным аварии на газопроводах природного газа происходят в основном от повреждения различными машинами и механизмами, а также в результате коррозии и разрывов сварных швов. В работе рассматривались сценарии развития аварии при частичном нарушении сварного шва и при полном разрыве газопровода в ситуациях без пожара и с пожаром газовоздушной смеси.Далее для каждого сценария был рассчитан экологический ущерб окружающей среде, который складывается из таких компонентов, как ущерб, связанный:- с загрязнением атмосферного воздуха;- с воздействием тепловой радиации от пожара на леса;- с загрязнением или нарушением продуктивной способностипочвы Таким образом, экологический ущерб от развития рассматриваемых сценарий аварий составил:- для первого сценария развития аварии в случае без пожара6096 руб.;- для второго сценария в случае с пожаром 8357481 руб.В ходе расчета было выявлено, что наибольший экологический ущерб нанесет развитие аварии по второму сценарию в случае с пожаром. Это обусловлено тем, что при пожаре страдает не только атмосферный воздух, но и ближайшие лесные массивы и сам плодородный слой почвы, по которому проходит рассматриваемый участок магистрального газопровода «Грязовец-Выборг».Возможные последствия после аварии на рассматриваемом участке газопровода «Грязовец-Выборг» выражаются в виде разрушения газопровода, образования котлована на месте взрыва, термическом воздействии на растительность, выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Потери со стороны персонала и населения минимальны, т.к. вероятность нахождения людей вблизи рассматриваемого участка газопровода во время аварии мала.Рекомендуется вовремя проводить мероприятия по предупреждению возникновений аварий, а также по подготовке к их локализации и ликвидации последствий.Список используемой литературыПостановление Российской Федерации от 13 сентября 2016 года № 913 «О ставках платы за негативное воздействие на окружающую среду и дополнительных коэффициентах».Постановлением Правительства Российской Федерации от 08.05.2007 г. № 273«Об исчислении размера вреда, причиненного лесам вследствие нарушения лесного законодательства»Постановление Правительства Российской Федерации от 22.05.2007 г. № 310 «О ставках платы за единицу объема лесных ресурсов и ставках платы за единицу площади лесного участка, находящегося в федеральной собственности».Федеральный закон от 24.07.2007 г. № 198-ФЗ «О федеральном бюджете на 2008 год и на плановый период 2009 и 2010 годов»Годовой отчет о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2013 году // Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору. URL: http://www.gosnadzor.ru/public/ annual_reports/. (датаобращения: 9.04.2017).ГОСТ Р 12.3.047-2012 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.Менеджмент риска. Анализ риска технологических систем: ГОСТ Р 51901 1-2002.– Изд. 2005 с Изм. 1 (ИУС 8-2005).– введ. впервые ; введ. 07.06.2002. Учет внешних воздействий природного и техногенного происхождения на объекты использования атомной энергии: НП-064-05 : утв. Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору 20.12.05 : ввод в действие с 01.05.06.Методика исчисления размеравреда окружающей среде (атмосферный воздух) разраб. Департаментом природных ресурсов иохраны окружающей среды Администрации Томской областив соответствии с Федеральным законом Российской Федерации от10.01.2002 г. - 7 с.СТО Газпром 2-2.3-351–2009. Методические указания по проведению анализа риска для опасных производственных объектов газотранспортных предприятий ОАО «Газпром». – М.: ОАО «Газпром», 2009. – 380 с.РД 03-418-01 Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов утв. Постановлением № 30 Госгортехнадзора России от 10.07.2001. - 18 с.Методическое руководство по оценке степени риска аварий на магистральных нефтепроводах. – Сер. 21. – Вып. 1. – М.: ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность»,2002. – 120 с. Рекомендации по учету влияния технико-технологических, природно-климатических и других факторов при прогнозировании аварийности на МГ ОАО «Газпром». — М.: ОАО «Газпром», 2007. – 118 с. Методики по расчету удельных показателей загрязняющих веществ в выбросах (сбросах) в атмосферу (водоемы) на объектах газового хозяйства, АО "Росгазификация" АО "ГИПРОНИИГАЗ", 1996г.". Гликман.А.Г.Геоэкологические факторы аварийности нефтегазопроводов и насосных станций / А.Г. Гликман: доклад на конференции «Экологические проблемы и техногенная безопасность строительства, эксплуатации и реконструкции нефтегазопроводов. Новые технологии и материалы» (г. Томск, 2-4 марта 2005 г.).Оценкапожарного риска линейной части магистральных трубопроводов/ Ю.Н. Шебеко, Д.М. Гордиенко, А.А. Пономарев и др.// Пожарная безопасность. — 2010. — № 4. — С. 47–58. Кичигин, А.Н. Северо-Европейский газопровод: влияние на окружающую среду / А.Н. Кичигин, М.М. Поляков - Экономические и социальные перемены в регионе: факты, тенденции, прогноз. - ВНКЦ ЦЭМИ РАН, 2005. - Вып. 29. - С. 45-51.Расчеты частоты аварийной разгерметизации для количественного анализа риска современных магистральных газопроводов/ С. В. Шавкин, А. Н. Черноплеков, А. В. Гостева и др.// Приложение к журналу «Безопасность жизнедеятельности». – 2009. – № 3. - С. 24 Чухарева Н.В., Тихонова Т.В., Миронов С.А. Анализ причин аварийных ситуации при эксплуатации магистральных трубопроводов в условиях крайнего севера с 2000 по 2010 год // Электронный журнал «Нефтегазовое дело». – 2011. - №3. - с.231-243.Социально-экономическое положение Ленинградской области в январе 2016 г. // Федеральная служба государственной статистики/Территориальный орган по г. Санкт-Петербургу и Ленинградской области (Петростат). URL: http://petrostat.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat_ts/petrostat/resources/960178804bba9b3099909fa3f8d7ae54/D0015_01.pdf(дата обращения: 09.04.2017).(Незаконные рубки уничтожают природный парк «Вепсский лес». Гринпис России. URL:http://www.greenpeace.org/russia/ru/press/ releases/2463526. (Дата обращения 15.05.2017).И. А. Гостинин, А. Н. Вирясов, М. А. СеменоваАнализ аварийных ситуаций на линейной части магистральных газопроводов. URL: http://pandia.ru/text/78/217/43781.php. (Дата обращения: 09.04.2017). СТО ГАЗПРОМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ 2.10-2015//Типовые планы локализации и ликвидацииаварий. - ОАО «Гипрониигаз» от 19.07.2015 № 81-Р/15.