Методика определения расчетных величин пожарного риска на

Методика определения расчетных величин
пожарного риска на производственных
объектах
Докладчик: преподаватель кафедры пожарной профилактики
Ивановского института ГПС МЧС России
Михалин В.Н.
Общие требования к определению расчетных величин
пожарного риска
анализ пожарной опасности производственного объекта
определение частот реализации пожароопасных ситуаций
построение полей опасных факторов пожара для различных
сценариев его развития
оценка последствий воздействия опасных факторов пожара
на людей для различных сценариев его развития
наличие систем обеспечения пожарной безопасности
зданий, сооружений и строений
Анализ пожарной опасности производственного объекта
определение пожарной опасности использующихся в технологическом процессе веществ и материалов
изучение технологического процесса с целью определения оборудования, участков или мест, где
сосредоточены горючие материалы или возможно образование пыле- и парогазовоздушных горючих
смесей
определение возможности образования горючей среды внутри помещений, аппаратов и трубопроводов
определение возможности образования в горючей среде источников зажигания
исследование различных вариантов аварий, путей распространения пожара и выбор проектной аварии
расчет категории помещений, зданий и наружных установок по взрывоопасной и пожарной опасности
определение состава систем предотвращения пожара и противопожарной защиты технологических
процессов
разработку мероприятий по повышению пожарной безопасности технологических процессов и
отдельных его участков
1. Определение пожарной опасности использующихся в
технологическом процессе веществ и материалов
По справочным данным федерального банка данных по пожаровзрывоопасности
веществ и материалов или экспериментально в соответствии с требованиями
ГОСТ 12.1.044 на метрологически аттестованном оборудовании.
2. Изучение технологического процесса с целью
определения оборудования, участков или мест, где
сосредоточены горючие материалы или возможно
образование пыле- и парогазовоздушных горючих смесей
-
Резервуары с ЖМТ (бензины и дизельное топливо);
Насосная станция
ТРК или сливо-наливная эстакада
3. Определение возможности образования горючей среды
внутри помещений, аппаратов и трубопроводов
Внутри аппаратов с ЛВЖ и ГЖ
1) При нормальном режиме работы внутри резервуаров возможно образование
взрывоопасных смесей (ВОС) паров жидкости с воздухом при следующих условиях:
хранение жидкости в резервуарах (при неподвижном уровне жидкости):
1) Наличие паровоздушного пространства
2) Тнпрп -10
˚с ≤ Тж ≤ Твпрп +15 ˚с
где, Тнпрп иТвпрп, соответственно нижний и верхний температурные пределы
распространения пламени, в ˚С;
Тж - температура жидкости.
Для бензинов Тнпрп = – 37 ˚С…– 38 ˚С, Твпрп = – 10 ˚С…+ 5 ˚С.
Температура жидкости принимается равной температуре наружного воздуха,
Тж = 10 ˚С (летнее время) … – 44 ˚С (зимнее время)
В резервуарах с бензином ВОС существует в течение всего периода эксплуатации (в
зимнее и в летнее время), так как
Тнпрп = (– 35 оС…– 38 оС)–10 оС < Тж = (10 оС…– 44 оС) < Твпрп = (– 10 оС…+ 5 оС)+15 оС
В резервуарах с дизельным топливом взрывоопасная среда не образуется, так как
Тнпр = 35 оС … 40 оС превышает Тж = 10 оС … – 44 оС
2) При наполнении резервуара в резервуарах ВОС образуется при условии:
Тж ≤ Тнпрп - 10 ˚с
3) При откачке нефтепродукта из резервуара ВОС образуется при условии:
Тнпрп ≤ Тж ≤ Твпрп
4) При аварийных режимах (разгерметизация резервуара, разрыв трубопроводов) ВОС
образуется при условии:
Тж ≤ Твспышки или Тж ≤ Тнпрп - 10 ˚с
Снаружи аппаратов с ЛВЖ и ГЖ
ВОС может образоваться снаружи резервуаров при «больших и малых дыханиях»
(наполнение резервуара и изменение объема при повышении температуры жидкости).
При наполнении резервуаров и при повышении температуры жидкости в резервуарах с
бензином паровоздушное пространство вытесняется из резервуара через дыхательные
клапаны. При этом концентрация паров является взрывоопасной, так как в резервуарах с
бензином существует ВОС.
Снаружи резервуаров с дизельным топливом ВОС не образуется при «больших и малых
дыханиях».
4. Определение возможности образования в горючей среде
источников зажигания
Группы источников зажигания:
- открытый огонь и раскаленные продукты сгорания (проведение ремонтных
работ с источником открытого огня, неосторожное обращение с огнем);
- тепловое проявление механической энергии: выполнение работ по
обслуживанию или ремонту оборудования резервуаров стальным инструментом;
- тепловое проявление электрической энергии: разряды статического
электричества, разряды молнии, короткое замыкание, перегрузки сетей
осветительного, силового электрооборудования и электрооборудования систем
контроля, управления и сигнализации;
- тепловое проявление химических реакций – разогрев пирофорных отложений
(пирофорные отложения могут разогреться до температуры 500-1200 °С и
послужить источником воспламенения паров нефтепродуктов)
Определение частот реализации пожароопасных ситуаций
Информация об отказах оборудования, используемого на
производственном объекте
Информация о параметрах надежности используемого на
производственном объекте оборудования
Информация об ошибочных действиях персонала
производственного объекта
Информация о гидрометеорологической обстановке в
районе размещения производственного объекта
Информация о географических особенностях местности в
районе размещения производственного объекта
Частоты разгерметизации для технологического оборудования
производственных объектов
Наименование
оборудования
Резервуары, емкости, сосуды и
аппараты под давлением
Насосы (центробежные)
Инициирующее аварию событие
Диаметр отверстия истечения, мм
Разгерметизация с последующим
истечением жидкости, газа или
двухфазной среды
5
12,5
25
50
100
Полное разрушение
5
12,5
25
50
Диаметр подводящего / отводящего
трубопровода
5
12,5
25
50
Полное разрушение
25
100
Полное разрушение
Разгерметизация с последующим
истечением жидкости или двухфазной
среды
Компрессоры (центробежные)
Разгерметизация с последующим
истечением газа
Резервуары для хранения ЛВЖ и ГЖ
при давлении, близком к
атмосферном
Резервуары с плавающей крышей
Разгерметизация с последующим
истечением жидкости в обвалование
Резервуары со стационарной крышей
Пожар в кольцевом зазоре по
периметру резервуара
Пожар по всей поверхности
резервуара
Пожар на дыхательной арматуре
Пожар по всей поверхности
резервуара
Частота
разгерметизации, год-1
4,010-5
1,010-5
6,210-6
3,810-6
1,710-6
3,010-7
4,310-3
6,110-4
5,110-4
2,010-4
1,010-4
1,110-2
1,310-3
3,910-4
1,310-4
1,010-4
8,810-5
1,210-5
5,010-6
-
4,610-3
-
9,310-4
-
9,010-5
-
9,010-5
Примечания.
1. Здесь и далее под полным разрушением подразумевается утечка с диаметром истечения, соответствующим максимальному диаметру подводящего или
отводящего трубопровода, или разрушения резервуара, емкости, сосуда или аппарата.
2. При определении частоты разгерметизации фильтров и кожухотрубных теплообменников указанное оборудование допускается рассматривать как аппараты
под давлением.
3. Аппараты воздушного охлаждения допускается рассматривать как участки технологических трубопроводов, длина которых соответствует суммарной длине
труб в пучках теплообменника.
4. Частоту реализации сценариев, связанных с образованием огненного шара на емкостном оборудовании с сжиженными газами и легковоспламеняющимися
жидкостями вследствие внешнего воздействия очага пожара следует определять на основе анализа логических деревьев событий. При отсутствии необходимых данных
допускается принимать частоту внешнего воздействия, приводящего к реализации огненного шара, равной 2,510-5 год-1 на один аппарат (резервуар).
Логическая схема («дерево событий») аварийных ситуаций для количественного
анализа сценария аварии на территории расходного склада.
QавQмгQфQ̅о.ш
QавQмгQф
А1
QавQмгQфQо.ш
QавQмг
QавQмгQо.ш
QавQмгQ'о.ш
QавQ̅мгРз
QавQмгРз
А2
А3
А4
QавQ̅мгР̅з̅ Qв.пQ̅о.ш
QавQ̅мг
QавQ̅мгР̅з̅ Q̅в.п
А5
QавQ̅мгР̅з̅ Qв.пQо.ш
QавQ̅мгР̅з
QавQ̅мгР̅з̅ Q̅в.пQс.оQ̅о.ш
QавQ̅мгР̅з̅ Q̅в.пQс.о
А6
А7
QавQ̅мгР̅з̅ Q̅в.пQс.оQо.ш
QавQ̅мгР̅з̅ Q̅в.п
QавQ̅мгР̅з̅ Q̅в.пQс.д
QавQ̅мгР̅з̅ Q̅в.пQс.дQ̅о.ш
А8
QавQ̅мгР̅з̅ Q̅в.пQс.дQо.ш
А9
А10
Условная вероятность QП поражения человека избыточным давлением, развиваемым при
сгорании газопаровоздушных смесей, на расстоянии r от эпицентра рассчитывают следующим
образом:
- вычисляются избыточное давление ΔР и импульс i по методам, описанным в приложении Е
ГОСТ Р 12.3.047-98* или приложении 3 «Методики определения величин пожарного риска на
производственных объектах»;
- исходя из значений ΔР и i, вычисляют значение “пробит” — функции Рr по формуле
Для воздействия волны сжатия на человека, находящегося вне здания, выражения
для пробит-функции имеют вид:
Pr  5,0  5,74 ln S
4,2 1,3
S

P
i
P
P
P0
I
i  1/ 2 1/ 3
P0 m
где m – масса тела человека (допускается принимать равной 70 кг), кг; P – избыточное давление волны
сжатия, Па; I+ – импульс волны сжатия, Па·с; P0 – атмосферное давление, Па.
Пробит-функции для разрушения зданий имеют вид:
 для тяжелых разрушений:
Pr  5,0  0,26 LnV
 17500 
V 

 P 
8, 4
7, 4
 290 
  
 I 
9,3
11, 3
 40000 
 460 
V 
 для полного разрушения: Pr  5,0  0,22 LnV
   
 P 
 I 
При оценке условной вероятности поражения человека, находящегося в здании
следует использовать пробит-функцию, определяемую по выражениями для тяжелых
разрушений.
При анализе воздействия теплового излучения следует различать случаи
импульсного и длительного воздействия. В первом случае критерием поражения
является доза излучения D (например, воздействие огненного шара), во втором критическая интенсивности теплового излучения qCR (например, воздействие пожара
пролива).
Для поражения человека тепловым излучением величина пробит-функции описывается
следующим выражением:
Pr  12,8  2,56LnD
D  t  q4/3
где t – эффективное время экспозиции, с; q – интенсивность теплового излучения, кВт/м2
Величина эффективного времени экспозиции t может быть вычислена по формулам:
 для огненного шара:
 для пожара пролива:
t  0,92  m0,303
t  t0 
x
u
где m - масса горючего вещества, участвующего в образовании огненного шара, кг; t0 характерное время, за которое человек обнаруживает пожар и принимает решение о своих
дальнейших действиях, с, (может быть принято равным 5); х - расстояние от места
расположения человека до безопасной зоны (зона, где интенсивность теплового излучения
меньше 4 кВт/м2); u - средняя скорость движения человека к безопасной зоне, м/с (может быть
принята 5 м/с).
Условная вероятность поражения человека, попавшего в зону непосредственного
воздействия пламени пожара пролива или факела, принимается равной 1.
Условная
вероятность
поражения, %
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
99
Величина пробит-функции Pr
0
3,72
4,16
4,48
4,75
5,00
5,25
5,52
5,84
6,28
0,00
7,33
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2,67
2,95
3,12
3,25
3,36
3,45
3,52
3,59
3,66
3,77
3,82
3,87
3,92
3,96
4,01
4,05
4,08
4,12
4,19
4,23
4,26
4,29
4,33
4,36
4,39
4,42
4,45
4,50
4,53
4,56
4,59
4,61
4,64
4,67
4,69
4,72
4,77
4,80
4,82
4,85
4,87
4,90
4,92
4,95
4,97
5,03
5,05
5,08
5,10
5,13
5,15
5,18
5,20
5,23
5,28
5,31
5,33
5,36
5,39
5,41
5,44
5,47
5,50
5,55
5,58
5,61
5,64
5,67
5,71
5,74
5,77
5,81
5,88
5,92
5,95
5,99
6,04
6,08
6,13
6,18
6,23
6,34
6,41
6,48
6,55
6,64
6,75
6,88
7,05
7,33
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
7,37
7,41
7,46
7,51
7,58
7,65
7,75
7,88
8,09
Потенциальный пожарный риск для территории производственного объекта
и прилегающей к объекту территории
J
Pa    Qdj a Q j ,
j 1
где J - число сценариев развития пожароопасных ситуаций (пожаров) (ветвей
логического дерева событий); Qdj(a) – условная вероятность поражения человека в
определенной точке территории (а) в результате реализации j-го сценария развития
пожароопасных ситуаций, отвечающего определенному инициирующему аварию
событию; Qj - частота реализации в течение года j-го сценария развития
пожароопасных ситуаций, год-1
Условная вероятность поражения человека Qdj(a) от совместного независимого
воздействия несколькими опасными факторами в результате реализации j-го сценария
развития пожароопасных ситуаций определяется следующим образом:
Qdj a   1   1  Qk Qdjk a ,
h
k 1
где h - число рассматриваемых опасных факторов; Qk - вероятность реализации k-го
опасного фактора; Qdjk(a) - условная вероятность поражения k-ым опасным
фактором
Потенциальный риск для зданий производственного объекта
J
Pi   Q j Qdij
j 1
где J – число сценариев возникновения пожара в здании; Qj – частота реализации в течение года
j-го сценария пожара, год-1; Qdij – условная вероятность поражения человека при его
нахождении в i-ом помещении при реализации j-го сценария пожара
Qdij  1  PЭij 1  Dij 
где РЭij – вероятность эвакуации людей, находящихся в i-ом помещении здания, при реализации
j-го сценария пожара; Dij – вероятность эффективной работы технических средств по
обеспечению безопасности людей в i-ом помещении при реализации j-го сценария пожара
PЭij  1  1  PЭ. Пij 1  PД . Вij 
где PЭ.Пij –вероятность эвакуации людей, находящихся в i-ом помещении здания, по
эвакуационным путям при реализации j-го сценария пожара; PД.Вij – вероятность покидания
здания людьми, находящимися в i-ом помещении, через аварийные выходы или с помощью
иных средств спасения.
При отсутствии данных вероятность PД.Вij допускается принимать равной 0,03 при
наличии аварийных выходов или средств спасения и 0,001 – при их отсутствии
Dij  1   1  Dijk 
K
k 1
где K – число технических средств противопожарной защиты; Dijk вероятность эффективного срабатывания (выполнения задачи) k-го
технического средства при j-ом сценарии пожара для i-го помещения здания.
При отсутствии данных по эффективности технических средств величины
Dij допускается принимать равными 0
№
п/п
Характеристика системы
1
К, для систем
АУПТ
ДУи
Н1
ДУи
Н2 или
Н3
СОУЭ
+
АУПС
2
3
4
5
6
1
Система проектируется и изготавливается инофирмой. Обслуживание специалистами инофирм (постоянно).
0,98
0,98
0,96
0,9
2
Система проектируется и изготавливается инофирмой. Обслуживание специалистами РФ, обученными инофирмой (постоянно). Поставка запчастей - инофирмой (постоянно).
0,95
0,95
0,9
0,9
3
Система проектируется и изготавливается инофирмой. Обслуживание специалистами РФ, обученными инофирмой (постоянно). Поставка запчастей - инофирмой:
- в течение 5 лет;
- в течение 10 лет;
- более 1 0 лет.
0,85
0,9
0,95
0,85
0,9
0,95
0,8
0,85
0,9
0,8
0,85
0,9
0,8
0,8
0,8
0,8
4
Система проектируется и изготавливается специалистами РФ. Обслуживание - специалистами РФ.
Индивидуальный пожарный риск
I
Rm   qi m P(i )
i 1
где Р(i) - величина потенциального риска в i-ой области территории объекта
(помещении здания),
год-1; qim – вероятность присутствия работника m в i-ой области территории объекта
(помещении здания).
Индивидуальный риск работника m производственного объекта определяется как
сумма величин индивидуального риска при нахождении работника на территории и
в зданиях производственного объекта
Социальный пожарный риск
Для производственных объектов социальный пожарный риск (далее - социальный риск)
принимается равным частоте возникновения событий, при реализации которых может
пострадать в результате воздействия опасных факторов пожара, взрыва не менее 10 человек.
Для людей, находящихся в селитебной зоне вблизи производственного объекта,
социальный риск S (год-1) определяется по формуле:
L
S  Q j ,
j 1
где L - число сценариев развития пожароопасных ситуаций (пожаров), для которых
выполняется условие Ni  10; Ni – среднее число погибших людей в селитебной зоне
вблизи производственного объекта в результате реализации j-го сценария в
результате воздействия опасных факторов пожара, взрыва
I
N i   Qdij ni
i 1
где I – количество областей, на которые разделена территория, прилегающая к
производственному объекту (i – номер области); Qdij - условная вероятность
поражения человека, находящегося в i-ой области, опасными факторами при
реализации j-го сценария; ni - среднее число людей, находящихся в i-ой области
Статья 93. Нормативные значения пожарного риска для производственных
объектов
1. Величина индивидуального пожарного риска в зданиях, сооружениях,
строениях и на территориях производственных объектов не должна превышать одну
миллионную в год.
2. Для производственных объектов, на которых обеспечение величины
индивидуального пожарного риска одной миллионной в год невозможно в связи со
спецификой функционирования технологических процессов, допускается увеличение
индивидуального пожарного риска до одной десятитысячной в год. При этом должны
быть предусмотрены меры по обучению персонала действиям при пожаре и по
социальной защите работников, компенсирующие их работу в условиях повышенного
риска.
3. Величина индивидуального пожарного риска в результате воздействия опасных
факторов пожара на производственном объекте для людей, находящихся в селитебной
зоне вблизи объекта, не должна превышать одну стомиллионную в год.
4. Величина социального пожарного риска воздействия опасных факторов пожара
на производственном объекте для людей, находящихся в селитебной зоне вблизи
объекта, не должна превышать одну десятимиллионную в год.
Построение полей опасных факторов пожара для
различных сценариев его развития
избыточное
тепловое
излучение
давление
при
и импульс
факельном
волны
горении,
сжатияпожарах
при сгорании
проливов
газопаровоздушной
горючих веществ
на поверхность
смеси
в открытом
и огненных
пространстве
шарах
избыточное давление и импульс волны сжатия при разрыве сосуда (резервуара) в
результате воздействия на него очага пожара
избыточное давление при сгорании газопаровоздушной смеси в производственном
помещении
концентрацию токсичных компонентов продуктов горения в помещении
снижение концентрации кислорода в воздухе помещения
задымление атмосферы помещения
среднеобъемную температуру в помещении
осколки, образующиеся при взрывном разрушении элементов технологического
оборудования
расширяющиеся продукты сгорания при реализации пожара - вспышки
Оценка последствий воздействия опасных факторов
пожара на людей для различных сценариев его
развития
Детерминированные критерии поражения людей
и зданий избыточным давлением
Детерминированные критерии поражения
людей тепловым излучением
Избыточное
давление, кПа
Степень поражения
Полное разрушение зданий
100
50 %-ное разрушение зданий
53
Средние повреждения зданий
28
Умеренные повреждения зданий
(повреждение внутренних перегородок,
рам, дверей и т.п.)
12
Нижний порог повреждения человека
волной давления
5
Малые повреждения (разбита часть
остекления)
3
Без негативных последствий в
течение длительного времени
Безопасно для человека в
брезентовой одежде
Непереносимая боль через 2030 с
Ожог 1 степени через 15-20 с
Ожог 2 степени через 30-40 с
Непереносимая боль через 3-5 с
Ожог 1 степени через 6-8 с
Ожог 2 степени через 12-16 с
Степень поражения
Интенсивность
излучения,
кВт/м2
1,4
4,2
7,0
10,5
Наличие систем обеспечения пожарной безопасности
зданий, сооружений и строений
Анализ влияния систем обеспечения пожарной безопасности объекта на
расчетные величины пожарного риска предусматривает рассмотрение
комплекса мероприятий по обеспечению пожарной безопасности объекта.
При этом рассматриваются следующие мероприятия по обеспечению
пожарной безопасности:
- мероприятия, направленные на предотвращение пожара;
- мероприятия по противопожарной защите;
- организационно-технические мероприятия по обеспечению пожарной
безопасности.
Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности могут учитываться при
определении частот реализации пожароопасных ситуаций, возможных
сценариев возникновения и развития пожаров и последствий воздействия
опасных факторов пожара на людей для различных сценариев его развития.