Аналитика - Нефть и Газ

Трагедия больших резервуаров

02.12.20 21:00

Развитие нефтедобычи и нефтепереработки сопровождается увеличением масштабов и ростом объемов нефтяных загрязнений и отходов, вызывающих нарастание экологической угрозы, снижение плодородия почв и ухудшение здоровья населения.

Сегодня, по статистике, от 3 до 7 % добытых и перевезенных нефтепродуктов впоследствии безвозвратно теряется в загрязнениях и отходах.

Основными источниками загрязнений являются добывающие и перерабатывающие предприятия, элементы системы перекачки и транспортировки нефти и нефтепродуктов, нефтяные терминалы и нефтебазы, хранилища нефтепродуктов ТЭЦ, котельных промышленных и сельскохозяйственных предприятий. К ним можно также отнести котельные топливно-энергетических комплексов и систем коммунального хозяйства городов и населенных пунктов, железнодорожный транспорт (цистерны), речные и морские нефтеналивные танкеры, автозаправочные комплексы и станции компаний и автопредприятий. Объемы отходов нефтепродуктов, скопившиеся на отдельных объектах, составляют десятки и сотни тысяч кубометров.

Норильское событие, во время которого произошел разлив олоссального количества нефтепродукта 21 тыс. тонн, дало почву для размышления над отношением к существующим правилам эксплуатации, совершенствованием конструкции современных цилиндрических резервуаров, их безопасной эксплуатации.  Следует отметить, что современные нефтехранилища - это сложные комплексы инженерно-технических сооружений, связанные между собой технологическими процессами, обеспечивающими прием, хранение и снабжение потребителей нефтью и нефтепродуктами. На строительство и эксплуатацию нефтехранилищ распространяются требования Закона "О промышленной безопасности опасных производственных объектов", нормативных документов в области промышленной безопасности.

Строительное подразделение, сдающее в эксплуатацию резервуар, предъявляет следующую документацию, подтверждающие качество материалов и работ:

технические акты на элементы, изготовленные на заводе;
сертификаты (или их копии) и прочие документы, удостоверяющие качество металла, электродов, сварочной проволоки, флюса и других материалов, примененных при монтаже;
акты, составленные по установленной форме, на скрытые работы и промежуточные испытания: приемку грунта в основании резервуара и насыпной подушки, изоляционного слоя, на испытания плотности сварных швов днища, корпуса и кровли резервуара, ревизии оборудования (клапанов, задвижек и т. п.),
заземления резервуара в соответствии с проектом, просвечивания вертикальных швов корпуса;
журнал производства работ и журнал сварочных работ;
акт окончательного испытания водой в течение не менее 24 ч.

Предотвращение аварий вертикальных стальных цилиндрических резервуаров в эксплуатации достигается:

- применением автоматизированных систем управления и противоаварийной защиты;

- регламентированным обслуживанием и ремонтом оборудования с применением диагностики неразрушающими методами контроля;

- системой мониторинга опасных факторов, влияющих на промышленную безопасность;

- накоплением и анализом банка данных по авариям и инцидентам;

- принятием предупреждающих мер по возникновению аварий.

Среди предупреждающих мер по возникновению аварий существует порядок оценки технического состояния резервуаров по совокупности диагностируемых параметров с целью выработки рекомендаций об условиях их дальнейшей безопасной эксплуатации с вероятным остаточным ресурсом, сроках и уровнях последующих обследований, либо о необходимости проведения ремонта или исключения их из эксплуатации. Алгоритм диагностирования резервуара определяется в зависимости от его технического состояния, длительности эксплуатации, вида хранимого продукта. Первоочередному обследованию, как правило, должны подвергаться резервуары находящиеся в эксплуатации более 20 лет, которые в отличие от новых уже изношены.

Основные причины ухудшения физического состояния резервуаров:

коррозия днища и стенок,
твердые композиции, включающие парафиноотложения, глину, песок и другие механические примеси,
посадка фундаментов на слабых грунтах.

Причина норильской аварии – разгерметизации днища.

Река Амбарная после разлива дизтоплива на ТЭЦ-3 в Норильске

В России насчитывается парк резервуаров для нефтепродуктов общей емкостью 96 млн тонн. Весьма ответственным элементом является основание под резервуары. Резервуары устанавливаются на искусственном основании, состоящем из грунтовой подсыпки, песчаной подушки и гидроизоляционного слоя. На песчаную подушку укладывается гидроизоляционный слой, на котором размещается днище резервуара.

Притом днище несет пассивную рабочую функцию, и его работа сопротивлению нагрузкам целиком зависит от надежности основания. Как только основание, по каким – то причинам начинает оседать под нагрузкой, вся декларируемая надежность сооружения становиться под вопросом, так как происходит следующее:

а) деформация днища по периметру резервуара;

б) значительные равномерные и неравномерные осадки (просадки) основания;

в) потеря устойчивости обвязочного уголка в сопряжении стенок с днищем у горизонтальных резервуаров, а также потеря устойчивости элементов внутренних колец жесткости и опорных диафрагм;

г) осадка опор (фундаментов).

И так как в короткие сроки разгрузить резервуар не удастся, создается аварийная ситуация.

В связи с этим техническое состояние резервуара, его основания подлежит периодической проверке.

При контроле состояния основания и отмостки фиксируется:

наличие пустот между днищем резервуара и основанием;
погружение нижней части резервуара в грунт и скопление дождевой воды по контуру резервуара;
наличие растительности на отмостке;
трещины и выбоины в отмостке и кольцевом лотке;
обеспечение отвода воды в сторону кольцевого лотка;
уклон отмостки, который не должен быть меньше i = 1:10.

Неравномерность осадки основания определяется путем нивелирования наружного контура днища в точках, отстоящих друг от друга не более, чей на 5 m. (как правило, в точках, соответствующих вертикальным швам нижнего пояса).

Для препятствия разливу жидкости, при разгерметизации резервуара для каждой группы наземных резервуаров, по периметру предусматривается замкнутое обвалование или ограждающая стена из негорючих материалов, рассчитанными на гидростатическое давление разлившейся жидкости. Обвалование (ограждение) должно быть непроницаемым. Свободный от застройки объем обвалованной территории, образуемый между внутренними откосами обвалования или ограждающей стены, должен принять расчетный объем разлившейся жидкости равный одному наибольшему по объему резервуару в группе. Обвалование резервуаров должно соответствовать проектному и постоянно содержаться в полной исправности. Территория резервуарного парка должна быть спланирована и содержаться в чистоте и порядке. Перелив хранимого продукта, нарушение герметичности резервуара, задвижек, фланцевых соединений, наличие пропитанной нефтепродуктом теплоизоляции на трубопроводах и резервуарах являются условиями для возникновения пожара резервуаров.

Для предотвращения пожара, тушения возгорания, на нефтебазе нефтепродуктов предусмотрено системы пенного пожаротушения и водяного охлаждения. Пожаротушение автоматическое, воздушно-механической пеной средней и низкой кратности..Сети противопожарного водопровода и растворопроводов (постоянно наполненных раствором или сухих) для тушения пожара резервуарного парка запроектирована кольцевыми с тупиковыми ответвлениями (вводами) к отдельным к резервуарам, оборудованным установкой автоматического пожаротушения. Сети подключены к системе автоматического пенного пожаротушения нефтебазы, которая включает резервуары для воды и пенообразователя, насосную станцию, подводящие растворопроводы с пожарными гидрантами, узлы управления.

К наземным резервуарам предусмотрено по два тупиковых ответвления (ввода) от разных участков кольцевой сети растворопроводов для подачи каждым из них полного расчетного расхода на тушение пожара.  В качестве пенообразующих устройств для системы пожаротушения применены, пеногенераторы типа ГПС.

Резервуары оборудованы стационарными установка охлаждения резервуара, которые состоят из горизонтального секционного кольца орошения (оросительного трубопровода с устройствами для распыления воды), размещаемого в верхнем поясе стенок резервуара, сухих стояков и горизонтальных трубопроводов, соединяющих секционное кольцо орошения с сетью противопожарного водопровода, и задвижек с ручным приводом для обеспечения подачи воды при пожаре на охлаждение всей поверхности резервуара и любой ее четверти или половины (считая по периметру) в зависимости от расположения резервуаров в группе.

Группы резервуаров в обязательном порядке оснащены комплексами автоматизации, защитными системами. Система пожаротушения построена и смонтирована единой для всех защищаемых сооружений на данном объекте.

Территорию резервуарного парка охраняет отряд противопожарной службы, имеющих в боевом расчете автомобили АЦ-40 (130) 63Б.

Система безопасности современных нефтехранилища - это сложные инженерно-технические комплексы, обеспечивающие в непрерывном режиме противоаварийную защиту резервуаров.

Работники для обслуживания сооружений и оборудования нефтебаз, имеют соответствующее профессионально-техническое образование, и пройти профессиональную техническую подготовку на производстве.

Однако текущая потребность в ремонте резервуаров удовлетворяется на 20-30%. Возрастает процент резервуаров непригодных к эксплуатации. Ежегодно увеличивается количество резервуаров сверх нормативной эксплуатации. При сложившейся ситуации ежегодно будет выбывать из технологического режима работ не менее 7-10% резервуаров. Как видно из изложенного аварийную ситуацию, возможно, исключить, если содержать сооружения, устройства и оборудование в исправности и постоянной эксплуатационной готовности, своевременно производить их ремонт, если персоналу

строго выполнять действующие правила, нормы, стандарты и инструкции.

Что следует сделать дополнительно

Во- первых в районах с оползнями и просадочными грунтами для особо опасных резервуаров: объемами 10000 м3 и более, а также резервуары объемами 5000 м3 и более, расположенные непосредственно по берегам рек, крупных водоемов и в черте городской застройки ввести ограничения по объемам хранения. Внести также ограничение по максимальной емкости резервуаров на строительство в районах с повышенной сейсмичностью.

Во- вторых, в районах с оползнями и просадочными грунтами, для особо опасных резервуаров, вывести из эксплуатации резервуары, проработавшие 20 лет и более.

При новом строительстве предпочтения следует дать резервуарам со стальными защитными стенками .

В-третьих, технологические процессы, оборудование, материалы, автоматизация и механизация процесса производства должны быть на уровне лучших проверенных на практике достижений передовой техники.

В-четвертых, наряду с устройством обвалований следует, предусмотреть ловушки разлитого топлива в суммарном объеме превышающим объем хранения, разработать типовые проекты ловушек.

Необходимы новые критерии, выработанные на основании накопленной в последние годы информации о современных вызовов и текущих аварийных ситуаций в мире, по эксплуатации резервуаров, касающейся статической и динамической прочности, эксплуатационной надежности резервуарных конструкций, а также применяемых марок стали и сварочных материалов. Экономическая целесообразность конструкции и безопасной эксплуатации следует рассчитывать, с учетом затрат на возможные восстановления экологии после аварийных разливов топлив.

Однако и это не даст гарантии безаварийной эксплуатации, притом, что конструкция резервуаров останется на прежнем уровне. Надо работать над конструкцией резервуаров, днищами, их сооружением и их безаварийной эксплуатацией. Техническое задание на разработку новых конструкций резервуаров следует разработать в соответствии с новыми критериями и вызовами, стоящими перед отраслью в настоящее время.

В случае, если разлив уже состоялся и вылилось, как в Норильске, колоссальное количество нефтепродукта, необходимо вслед за срочными мероприятиями, ограничивающими распространения загрязнения, приступить к тщательной очистке загрязненных грунтов от углеводородных (нефтяных) соединений и отходов с использованием новых научно-технических разработок. Пропитавшейся грунт нефтью (ЛВЖ или ГЖ) следует зачищать путем снятия слоя земли толщиной, превышающей на 1-2 см глубину проникновения в грунт нефти (ЛВЖ или ГЖ). Углеводородные (нефтяные) соединения, без потерь, могут быть отделены от песка и ила с помощью современных, недорогих и экологически чистых технологий, они могут представлять собой ценные продукты и использоваться в качестве товара, нефтепродуктов высокого качества.

Технологии очистки грунтов предусматривают наличие шламового модуля производительностью очистки от 10 до 20 куб. м/час.

Автор: Мамедов Александр Нусратович, главный специалист, ООО «Техноинжиниринг»