Анализ пожарной опасности АЗС-ООО "Нефтересурсы"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Характеристика АЗС-ООО «Нефтересурсы»

2. Характеристика технологического процесса

3. Анализ пожарной опасности АЗС-ООО «Нефтересурсы»

3.1 Анализ пожарной опасности обращающихся в технологическом процессе веществ и материалов

3.1.1 Физико-химические и пожаровзрывоопасные свойства бензинов

3.1.2 Физико-химические и пожаровзрывоопасные свойства дизельного топлива

3.2 Оценка возможности образования горючей среды внутри технологического оборудования

3.3 Расчет размеров зон взрывоопасных концентраций, при поступлении горючих газов и паров в открытое пространство

3.4 Оценка возможности образования горючей среды при выходе веществ наружу из технологического оборудования, образующиеся при нормальном функционировании технологического процесса

3.4.1 Расчет образования горючей среды при выходе веществ наружу при наливе в подземные емкости и зоны взрывоопасной загазованности

3.4.2 Расчет концентрацию паров бензина при открывании горловины автоцистерны

3.5 Расчет размеров зон взрывоопасных концентраций, при аварийном поступлении горючих газов и паров в открытое пространство

3.6 Основные причины повреждения технологического оборудования

3.7 Оценка возможности появления источников зажигания

3.8 Тепловое проявление механической энергии

3.8.1 Определение зажигательной способности искры

3.8.2 Расчет температуры нагрева подшипникового узла

3.9 Расчет механического повреждения в следствие гидравлического удара

3.10 Анализ возможных причин и путей распространения пожара

3.11 Расчёт огнепреградителя на воздушной линии ёмкости аварийного слива

3.12 Определение категории наружной установки

4. Пожарно-техническая экспертиза

5. Разработка технических решений противопожарной защиты автозаправочной станции

5.1 Система рециркуляции паров

5.2 Система переключения между приямком аварийных переливов и ливневой канализации

5.3 Проверочный расчет избыточного давления при установке отбортовки по периметру территории автозаправочной станции

6. Экономическая оценка предполагаемых решений

7. Мероприятия и технические решения по охране окружающей среды

7.1 Угроза загрязнения окружающей среды нефтепродуктами

7.2 Угроза загрязнения окружающей среды пожарами

7.3 Экологическая опасность при тушении пенными растворами

Заключение

Список использованной литературы

Приложение

пожарный автозаправочный загрязнение тушение

Введение

Автомобильный транспорт является основным потребителем нефтяного топлива. В настоящее время в мире эксплуатируется более 600 миллионов автомобилей, а к 2010 году их число, возможно, возрастет до 1 миллиарда штук.

Автомобильный парк России составляет лишь 3,5% от численности эксплуатируемых в мире автомобилей. В то же время это один из самых динамично развивающихся секторов мирового автомобильного рынка. По данным МВД РФ на 1 января 2008 года на учете числится 29404921 автомобиль. За год парк вырос на 2,6 миллионов штук, или 8,9%. Из них 8,5 миллионов автомобилей иностранного производства (29%). К 2009 году их число вырастет до 10-10,5 миллионов иностранных машин. При сохранении существующих тенденций к началу 2011 года парк иномарок достигает 15,5 миллионов машин, а в 2012 году их число сравняется с количество сравняется с количеством российских [18].

Суммарное мировое потребление моторных топлив составляет около 1,75 млрд. т/год, в том числе на долю автомобильных бензинов приходится более 800 млн. т/год.

Первый бензин производили и продавали в обычных аптеках. Парк машин был мал и автомобили не отъезжали далеко от гаража. Ростом надежности и количества автомобилей появились первые автозаправочные станции. Прообраз первой автозаправочной станции (далее АЗС) - «склад канистр с бензином для автомобилей» - был открыт в 1905 году в американском городе Сент-Луисе, а затем в Сиэтле открылась и первая бензоколонка. Она представляла собой огромный бак со шлангом, установленный на высоком помосте. Первая заправочная станция с применением ручного насоса была открыта в 1922 году в Берлине.

Первые автозаправочные станции в России появились в 30 годы в Москве и Ленинграде. С ростом строительства дорог и увеличение автотранспорта в 50-60 годы началось строительство стационарных автозаправочных станций, но сих пор можно встретить автозаправочные станции, осуществляющие заправку из бочек и бензовозов.

Еще недавно считалось, что моторное топливо нефтяного происхождения будет активно вытесняться альтернативными видами топлива: сжиженным нефтяным газом, сжатым и сжиженным природным газом, спиртами, водородом и др.

Однако освоение альтернативных видов топлив встречает определенные технические и экономические трудности, поэтому есть уверенность, что жидкое топливо нефтяного происхождения останется на ближайшие десятилетия основным как для двигателей с искровым зажиганием, так и для дизельных двигателей.

Ассортимент и качество вырабатываемых и применяемых бензинов определяются структурой автомобильного парка страны, техническими возможностями отечественной нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, а также экологическими требованиями, которые в последнее время стали определяющими.

Отрицательное влияние выбросов автотранспорта в окружающую среду приводит к необходимости ужесточать нормы на состав отработавших газов автомобилей.

Продукты сгорания бензинов, содержащиеся в отработавших газах автомобиля, поступают в атмосферу, загрязняя окружающую среду. Особенно сильное загрязнение воздушного бассейна наблюдается в крупных городах с большим числом эксплуатируемых автомобилей.

Так, в Москве, где эксплуатируется около 2 млн. 982 тыс. автомобилей, выбросы в атмосферу вредных веществ с отработавшими газами составляют около 1 млн. т/год. Такое загрязнение окружающей среды автотранспортом отнимает у каждого жителя столицы от трех до пяти лет жизни.

С целью снижения вредных выбросов автомобилями их стали оборудовать каталитическими системами нейтрализации отработавших газов, что потребовало ужесточения требований к качеству применяемого бензина.

Совершенствование конструкции двигателей и автомобилей, повышение качества вырабатываемых и применяемых бензинов должно сопровождаться общим повышением культуры эксплуатации автомобильного транспорта.

Прежде чем попасть непосредственно в бак автомобиля, бензин транспортируют и хранят в различных условиях. За время транспортирования и хранения бензины претерпевают различного рода изменения, вызывающие чаще всего ухудшение их качества. Причины, вызывающие изменения качества бензинов, следующие:

- изменения, связанные с химическими процессами в бензине;

- изменения, являющиеся следствием испарения из его состава низкокипящих углеводородов;

- изменения, вызванные появлением в бензине посторонних веществ;

- загрязнения механическими примесями и водой;

- случайное смешение с остатками других нефтепродуктов в трубопроводах и емкостях и др.

При обычных, распространенных методах транспортирования и хранения потери от испарения бензина на пути от нефтеперерабатывающего завода до бака автомобиля достигают 1,5-2,0 %. Ущерб, наносимый этими потерями, определятся не только их стоимостью, но и загрязнением окружающей среды. Поэтому снижение потерь бензина при хранении и транспортировке является очень актуальной задачей.

При сливе-наливе автомобильных цистерн, кроме потерь от неполного слива и испарения, возможны потери от разбрызгивания и разливов. Причинами этих потерь являются разливы остатков топлива из шлангов, несоблюдение правил и инструкций по эксплуатации, переливы, а также налив «открытой струей».

Для борьбы с потерями от переливов применяют ограничители налива, которые автоматически прекращают подачу бензина при достижении уровня налива до нормы, установленной правилами.

Потери из-за утечек из насосов могут составлять 0,06%, а вследствие неисправностей запорной арматуры - примерно 0,02 % от количества перекачиваемого топлива. Радикальным средством борьбы с этими потерями является своевременная замена сальниковых и фланцевых уплотнений.

АЗС является пожароопасным объектом, это обуславливается обращением на АЗС нефтепродуктов. При нормальной работе АЗС выделяются, проливаются горючие вещества, которые могут послужить источниками зажигания и несут вред окружающей среде.

В ходе изучения пожаров на автозаправочных станциях установлено, что за 2008 год на автозаправочных станциях России произошло 68 пожаров. Пожары на АЗС произошли по следующим по причинам:

- статистическое электричество - 4 случая (5 %);

- неисправности электрооборудование колонок - 7 случаев (10 %);

- неисправности электрооборудование операторной, освещение территории - 15 случаев (22 %);

- нарушение правил ремонтных работ и техники безопасности - 12 случаев (18%);

- курение - 1 случая (2 %);

- переливы - 9 случаев (13 %);

- поджоги - 3 случая (4 %);

- автомобили: а) электрооборудование - 4 случая (6 %);

б) искры из выхлопной трубы - 6 случаев (9 %);

в) нагретые части автомобиля - 5 случая (7 %);

г) заправка с работающим двигателем - 3 случая (4 %).

Установлено, что 62 % пожаров происходило из-за незначительных утечек через неплотности соединений, использования некачественных или нестандартных шлангов, при замазучивании АЗС, то есть по причинам не связанные с авариями и серьезными повреждениями оборудования. Причинами серьезных пожаров на АЗС явились грубые нарушения, связанные переливом наполняемой емкости при сливе топлива из бензовоза. В качестве примера можно привести пожар на автозаправочной станции в г. Перми, произошедший 23 октября 2007 г. по адресу ул.Карпинского, 99а. Рабочие производили слив бензина при помощи мотопомпы. При перекачке использовали не бензостойкие шланги. Шланг порвался и бензин выплеснулся на разогретую поверхность мотопомпы. Бензин моментально испарился с разогретой поверхности мотопомпы. Искра с высоковольтного оборудования мотопомпы подожгла паровоздушную смесь. Пролитый бензин моментально вспыхнул. Огонь охватил мотопомпу и бензовоз. Рабочие не успели перекрыть топливо и он продолжал выливаться на дорожное полотно автозаправочной станции.

Таким образом, тема дипломного проекта является актуальной и требует разработки.

Целью дипломного проекта является снижение пожарной опасности на автозаправочной станции.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- проведен подбор литературных источников;

- изучен технологический процесс автозаправочной станции;

- проанализированы источники опасности;

- проанализирована пожарная опасность веществ и материалов, применяемых в технологическом процессе;

- количественно оценено действие опасных факторов;

- разработаны мероприятия для снижения уровня взрывопожарной опасности;

- дано экономическое обоснование предлагаемых решений.

1. Характеристика АЗС-ООО «Нефтересурсы»

Рассматриваемая в дипломном проекте автозаправочная станция - АЗС - ООО «Нефтересурсы» расположена по адресу: Пермский край, г.Чайковский, ул. Энтузиастов, 5, рисунок 2.1. Площадь территории в условных границах составляет 3663 м². Данная АЗС относится к стационарному типу в соответствии с НПБ 111-98*[3]. Комплекс АЗС предназначен для хранения и отпуска четырех видов топлива: бензины марок «Нормаль-80», «Регуляр-92», «Премиум-95», дизельное топливо; организации платной заправки автомобилей топливом.

Рисунок 2.1 Схема размещение автозаправочной станции 1 - операторная; 2 - навес; 3 - ТРК; 4 - резервуары с топливом; 5 - аварийный резервуар; 6 - резервуар для сбора ливневых вод; 7 -общественный туалет; 8 - площадка для слива топлива; 9 - люки технологических отсеков; 10 - колодцы ливневых стоков; 11 - рекламный щит

Территория АЗС [15,16] делится функционально на подъездную зону, зону АЗС, зону общественного центра. В пределах подъездной зоны размещаются дороги въезда-выезда, информационные и рекламные щиты.

Зона АЗС делится на:

- «складскую» (где размещаются резервуары с топливом и приямок для слива топлива в резервуары);

- «очистных сооружений» - колодцы производственно-ливневых стоков и оборудование для сбора и передачи стоков на очистные сооружения;

- «заправочных островков» - топливо-раздаточные колонки, площадка подпора транспортных средств (зона ожидания автомобилей для заправки);

- «производственную часть», на которой размещается помещение оператора.

Состав зданий и сооружений технологического назначения:

- операторная;

- навес и топливораздаточные колонки (далее ТРК) для заправки легковых автомобилей;

- ТРК для заправки грузовых автомобилей;

- резервуарный парк;

- резервуар для сбора аварийного пролива топлива;

- площадка для АЦ;

- лотковые каналы для трубопроводов.

Операторная расположена в одноэтажном кирпичном здании III степени огнестойкости. Здание электрифицировано, отопление центральное водяное. Стены, перегородки кирпичные, перекрытия железобетонные, кровля чердачная. Размеры здания в плане 7Ч10 м, одноэтажное, высота помещений 2,6 м. Несущие конструкции здания установлены и крепятся на монолитную фундаментную плиту, в соответствии с паспортом завода изготовителя. Перегородки из гипсокартонных листов в 2 слоя по металлическому каркасу. Кровля из линокрома, утеплитель - теплоизоляционный материал «УРСА». В здании операторной расположены помещения:

- рабочее помещение оператора АЗС;

- комната отдыха персонала;

- комната старшего оператора;

- электрощитовая;

- санузел персонала;

- подсобное помещение;

- помещение электрослесаря.

Из здания имеются 2 эвакуационных выхода. Смонтирована автоматическая установка пожарной сигнализации и система оповещения людей о пожаре.

ТРК для заправки легковых и грузовых автомобилей. ТРК располагаются на островках, которые возвышаются над проезжей частью на 2000 мм и огорожены специальными устройствами, предотвращающими их повреждения при случайном наезде автотранспорта. Количество ТРК - 4 шт. Управление ТРК дистанционное из операторной. ТРК защищены от солнечного излучения, осадков навесом размерами в плане 7,5Ч23 м, высотой 4,9 м от уровня земли. Конструктивные элементы навеса:

- фундаменты - монолитные железобетонные столбчатые из тяжелого бетона класса В15, совмещенные с технологическими приямками для ТРК;

- колонны стальные труб диаметром 325Ч5 мм;

- балки и прогоны покрытия из прокатных стальных профилей;

- покрытие навеса - оцинковый профнастил НС 44 - 1000 - 0,8. Уклон покрытия навеса 2,4 %.

Для отделки навеса применен фриз из алюминиевого профиля и подвесной потолок из алюминиевой рейки. Устойчивость каркаса навеса обеспечивается жесткой заделкой колон в фундаментах и наличием в диске покрытия профнастила, закрепляемого к сжатому поясу балок в каждой волне.

Резервуарный парк имеет в своем составе 4 резервуара:

- 2 топливных резервуара;

- 1 емкость для аварийного пролива топлива;

- 1 емкость для сточных вод.

Резервуары подземные двустенные горизонтальные, двухкамерные объемом 50 (20+30) м³. Межстенное пространство заполнено инертным газом - азотом для контроля герметичности резервуара. Каждый резервуар имеет четыре технологических отсека - два приборных и два для осмотра. Технологические отсеки возвышаются на уровнем земли на 200 мм и закрыты откидными крышками для предотвращения попадания атмосферных осадков.

Приборные технологические отсеки оснащены:

- трубопроводом линии наполнения с установленным клапаном отсечным поплавковым;

- трубопроводом линии выдачи с клапаном обратным, огнепреградителем, краном поворотным;

- трубопроводом линии обесшламливания;

- трубой замерной;

- патрубком для датчика контроля верхнего уровня топлива;

- патрубком продувки азотом;

- патрубком для установки датчика контроля паров бензина в межстенном резервуаре;

- краном шаровым;

- фланцем для установки уровнемера.

Вместимость резервуаров, в том числе:

- бензин «Нормаль-80» - 30 м³;

- бензин «Регуляр-92» - 30 м³;

- бензин «Премиум-95» - 20 м³;

- дизельное топливо - 20 м³.

Резервуар для сбора аварийного пролива топлива и сточных вод. Резервуар стальной горизонтальный односменный подземный V = 10 м³.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2.2 Технологическая схема развязки линий наполнения и рециркуляции паров: 1-технологический отсек узла слива; 2-технологический отсек узла рециркуляции; 3-трубопровод линии слива; 4-газопровод деаэрации; 5-стойка деаэрации; 6-трубопровод паровозврата ТРК

Площадка для автоцистерн (АЦ). Площадка оборудована:

- пандусами для безопасного въезда и выезда;

- приямком и сливным трубопроводом, обеспечивающим слив топлива с площадки без его перелива при возможной разгерметизации сливного патрубка АЦ.

В приямке установлены хлопушки, выполняющие функции запорной арматуры. От одной хлопушки трубопровод идет к резервуару для сбора аварийного пролива топлива, от второй - к емкости для сбора ливневых стоков, загрязняющих нефтепродуктами. Лотковые каналы представляют собой бетонные углубления в покрытии АЗС. Глубина заложения трубопроводов не менее 200 мм с уклоном трубопроводов в строну резервуара с топливом. Технологические выбросы паров бензина осуществляется путем вывода дыхательных клапанов за территорию АЗС и подъем на высоту 4,5 м рисунок 2.2

Расстояние от АЗС до границ жилой застройки составляет более 200 м. Дороги, проезды и площадки имеют асфальтобетонное, цементно-бетонное покрытие. Вертикальная планировка решает отвод поверхностных вод системой открытых и закрытых ливнестоков и обеспечивает благоприятные условия для движения транспорта и пешеходов.

Таким образом, АЗС является взрывопожароопасным объектом, так как на ней осуществляются технологические процессы с участием горючих жидкостей которые могут образовать взрывоопасную концентрацию при нормальной работе.

2. Описание технологии производства и отдельных технологических процессов

Автозаправочная станция предназначена для временного хранения моторного топлива в емкостях и раздачи потребителям.

Сущность технологии заключается в безопасном приеме, хранении моторного топлива и последующей передаче в топливораздаточные колонки и потребителям.

Нефтепродукты поступают на АЗС автомобильным транспортом. Автоцистерны после их заполнения нефтепродуктом на нефтебазе (складе топлива и т.д.) в обязательном порядке подлежат пломбированию. Схема пломбировки должна соответствовать технической документации на автоцистерну. После заполнения пломбируются: горловина (горловины) и сливной вентиль (сливная задвижка). В случае оборудования автоцистерны насосом пломбируется вентиль (задвижка), находящийся между емкостью и насосом. Установленные пломбы должны полностью исключать возможность открытия люка, вращения или открытия сливного вентиля (задвижки), снятия маховика со штока сливной задвижки. Прием нефтепродуктов в резервуары АЗС из автоцистерны проводится как минимум двумя работниками.

Временное хранение топлива осуществляется в подземных резервуарах при нормальном атмосферном давлении и температуре не более +15 ⁰С. Размещение под землей снижает риск аварийных ситуаций. Топливо не подвержено частым температурным колебаниям, объемное расширение топлива сведено к минимуму, следовательно, снижен выброс паров наружу. Резервуары имеют двойные стенки, заполненные инертным газом, что позволяет контролировать состояния стенок хранилища. Контроль герметичности межстенного пространства осуществляется путем периодического наблюдения за падением избыточного давления инертного газа в межстенном пространстве резервуара. Падение давления определяется при помощи манометра со шкалой не более 0.1 МПа. При обнаружении падения давления до 0,01 МПа работа резервуара останавливается, производится его опорожнение, и проводятся пневматические испытания согласно требований НПБ 111-98*.

Подача топлива осуществляется насосом, расположенным на резервуаре при получении сигнала от оператора АЗС. Топливо поступает по подземному трубопроводу к топливораздаточной колонке, где происходит учет выданного топлива.

Далее топливо по шлангу поступает в бак автомобиля. Для предотвращения перелива топлива из бака топливораздаточный шланг оснащен устройством автоматического отключения подачи топлива.

Сбор нефтепродуктов в случае перелива или разлива топлива осуществляется в аварийные емкости. В случае перелива топлива, избыток топлива по трубопроводу направляют в аварийную емкость. Переключает оператор. Поверхность дорожного покрытия автозаправочной станции спроектирована под углом 2⁰ к патрубкам приема ливневых вод. Жидкость (состава: нефтепродукты, вода и песок) поступает в резервуар для сбора ливневых вод, по мере накопления откачивается и вывозится на городские очистные сооружения.

3. Анализ пожарной опасности АЗС-ООО «Нефтересурсы»

Под пожарной безопасностью объекта согласно ГОСТ 12.1.033-81 [4] понимается такое его состояние, при котором с регламентируемой вероятностью исключается возможность возникновения и развития пожара, воздействия на людей опасных факторов пожара, а также обеспечивается защита материальных ценностей. Для обеспечения пожарной безопасности объекта необходимо провести предварительный анализ его пожарной опасности. Оценка пожарной опасности любого промышленного объекта, либо технологического процесса включает в себя:

- анализ пожарной опасности обращающихся веществ и материалов;

- оценка возможности образования горючей среды внутри технологического оборудования;

- оценка возможности образования горючей среды при выходе веществ наружу как из нормально работающего оборудования, так и при его повреждении;

- оценка возможности появления внешних источников зажигания;

- определение возможных причин и путей распространения пожара.

3.1 Анализ пожарной опасности обращающихся веществ и материалов

3.1.1 Физико-химические и пожаровзрывоопасные свойства бензинов

Бензины (от французкого Benzine, от арабского любан джави - яванское благовоние) являются сложной смесью жидких низкокипящих ароматических, нафтеновых, парафиновых и смешанных углеводородов с числом углеродных атомов от 4-5 до 9-10 со средней молекулярной массой около 100, выкипающей в пределах 35-205 ⁰С, легковоспламеняющиеся бесцветные или слегка желтые (при отсутствии специальных добавок) жидкости. Температура пламени при горении 1200 ⁰С, пары бензинов тяжелее воздуха.

В основном бензины получают при переработке нефти (атмосферная перегонка, термический и каталитический крекинг), меньшее количество бензина получают переработкой нефтяных газов. Очень небольшое количество вырабатывают из смол пиролиза твердых видов топлива (сланцев, каменного угля и др.). Бензины имеют высокую летучесть и температуры вспышки 20-40 ⁰С, застывания - ниже минус 60 ⁰С. Плотность 0,7 - 0,78 г/см³. Кинематическая вязкость примерно вдвое меньше, чем у воды. Скорость распространения фронта пламени при нормальном сгорании от 15 до 60 м/с. В промышленности, транспорте и агропромышленном комплексе бензин в основном используют как топливо для грузовых и легковых автомобилей. В значительно меньших количествах бензин используют в сельскохозяйственной авиации, как растворитель лакокрасочных материалов, при ремонте камер, покрышек и для других технических, технологических и бытовых нужд. Согласно стандарту, наличие механических примесей в бензине не допускается. Однако, при транспортировании, хранении, приемоотпускных операциях топливо обычно загрязняется пылью из окружающего воздуха. Определенное количество примесей почти всегда содержится даже в чистом по внешнему виду топливе. Кроме фактических смол в бензине содержатся смолообразующие вещества. Это различные нестойкие соединения, например олефины, которые с течением времени при повышенных температурах, под действием кислорода воздуха и других факторов окисляются, полимеризуются, конденсируются и переходят в смолы. Смолообразующие соединения называют потенциальными смолами. Их количество зависит от химического состава бензина, технологии его изготовления и качества очистки. Недостаточной стабильностью обладают бензины, в состав которых входит большое количество продуктов крекинга, содержащих много олефинов. Чем хуже условия транспортирования и хранения бензина, тем больше образуется смол. Увеличение содержания смол и смолообразующих веществ ухудшает полноту сгорания бензина и снижает его детонационную стойкость. Накапливающиеся вместе со смолами кислоты повышают коррозионность топлива. Бензины от момента изготовления на заводах до сгорания в двигателях проходят сложный путь транспортировки и хранения. За это время они претерпевают количественные и качественные изменения. Так, например, происходит потеря легкой части бензина (“утяжеление” топлива). Последнее вызывает ухудшение пуска двигателя, увеличение нагарообразования, повышение токсичности отработавших газов, загрязнения окружающей среды и перерасход топлива и масла. При охлаждении топлива в нем могут появиться кристаллы льда и углеводородов. При хранении бензина в средней климатической зоне за 1 месяц потери бензина составляют от 0,12 до 3 кг на тонну (в зависимости от его испаряемости). Еще больше потери при сливо-наливных операциях. Во избежание потерь топлива его следует хранить в подземных резервуарах, оборудованных специальными системами для улавливания паров бензина при перепадах температур и сливоналивных операциях. При хранении происходят также качественные изменения бензина. В частности, он окисляется. Первыми продуктами окисления являются органические кислоты, эфиры, кетоны и др., которые вначале увеличивают коррозионность бензина. Затем образуются продукты глубокого окисления, например асфальтены и смолы (растворимые и не растворимые в бензине). При этом изменяется цвет и запах бензина. Смолы придают бензину желтоватую окраску (этилированные бензины могут менять свой стандартный цвет). Сильно окисленный бензин нельзя использовать, т.к. смолы откладываются в баках, топливопроводах, на штоках клапанов, вызывая их зависание и прогорание. При попадании в камеру сгорания смол (вместе с топливом) увеличивается нагарообразование на днище поршня (что может привести к возникновению детонации). Образование нагаров в камере сгорания является также причиной калильного зажигания. Срок хранения бензина зависит от температуры, поверхности соприкосновения с воздухом, каталитического действия некоторых металлов (в частности, меди, свинца и их сплавов), наличия воды и прежних продуктов окисления, света и др. С повышением температуры скорость окисления увеличивается. Поэтому топливо следует хранить в больших подземных емкостях с минимальными колебаниями температуры. Это исключает каталитическое действие дневного света. В мелкой таре топливо окисляется быстрее, чем в большой (ввиду увеличения удельной площади соприкосновения с воздухом). Поэтому срок хранения бензина в канистрах в летний период не должен превышать одного-двух месяцев. Скорость окисления бензина увеличивается в присутствии воды и старых продуктов окисления (примерно в 2 раза). Хранение бензина в баках автомобиля в летний период не должно превышать двух месяцев. Автомобильные баки имеют свинцовые покрытия, внутри баков расположены медные сетки и фильтры, припаянные оловом. Площадь соприкосновения металла и бензина довольно велика. В связи с этим хранение бензина в домашних условиях недопустимо. Противоокислительные свойства бензинов характеризуются индукционным периодом. Чем он больше, тем более устойчив бензин к окислению. Отечественные бензины имеют индукционный период 900-1200 минут, тогда как у заграничных этот показатель может составлять всего 360 минут.

Условия хранения бензина - должны соответствовать требованиям для любой легкоиспаряющейся жидкости. Отсутствие герметизации при перекачке, хранении и транспортировке приводит к потере легких фракций, что ухудшает пусковые свойства бензина, снижает его октановое число, усиливает нагарообразование в камере сгорания. Повышенная температура и солнечный свет ускоряют образование смол в бензине. Поэтому при длительном хранении бензина рекомендуется держать его в доверху заполненной, плотно закрытой канистре в темном, прохладном помещении.

Основную массу бензинов в России вырабатывают по ГОСТу и техническим условиям. Выпуск бензинов по ТУ обусловлен тем, что их качество по отдельным показателям не отвечают требованиям ГОСТа, однако цена и качество такого бензина вполне устраивает потребителей. По ТУ выпускали марки: А-80, А-92, А-96, АИ-98.

Бензины по ГОСТу, в зависимости от испаряемости и соответственно, пусковых свойств, делятся на зимние, летние и всесезонные сорта. Зимние сорта содержат больше легких (пусковых) фракций, поэтому заправка ими автомобиля летом может вызвать паровоздушные пробки в топливной системе, приводящие к перебоям в работе двигателя.

В целях повышения конкурентоспособности российских бензинов и доведения их качества до европейских стандартов с января 1999 года был введен в действие ГОСТ Р 51105-97 [20]. В зависимости от октанового числа (по исследовательскому методу), установлено четыре марки бензина: «Нормаль-80», «Регуляр-91», «Премиум-95», «Супер-98». Первый предназначен для автотранспорта, использующего А-76. «Регуляр-91» заменяет А-92, 93. Бензины «Премиум-95» и «Супер-98» полностью отвечают западным стандартам и предназначены в основном для автомобилей иностранного производства.

3.1.2 Физико-химические и пожаровзрывоопасные свойства дизельного топлива

Дизельное топливо предназначено для двигателей внутреннего сгорания с воспламенением рабочей смеси от сжатия (дизелей) представляет смесь углеводородов керосиновой, газойлевой и соляровой фракций, получаемых в результате перегонки нефти, с температурой кипения 180-360 ⁰С и плотностью 0,79-0,86 г/см³. Дизельное топливо является сложной смесью парафиновых (10-40 %), нафтеновых (20-60 %) и ароматических (14-30 %) углеводородов и их производных средней молекулярной массы 110-230, выкипающих в пределах 170-380 ⁰С. Температура вспышки составляет 35-80 ⁰С, застывания - ниже - 5 ⁰С. Дизельное топливо менее взрыво - и огнеопасно и дешевле бензина.

Для того, чтобы обеспечить надежную, экономичную и долговечную работу дизельного двигателя, топливо должно отвечать следующим требованиям: хорошо прокачиваться для бесперебойной и надежной работы насоса высокого давления, иметь оптимальную вязкость, необходимые низкотемпературные свойства, не содержать воды и механических примесей; обеспечивать тонкий распыл и хорошее смесеобразование, для чего нужны оптимальные вязкость и фракционный состав; полностью сгорать, не образуя сажистых частиц, обеспечивать легкий запуск двигателя и “мягкую” работу; не вызывать повышенного нагарообразования на клапанах, кольцах и поршнях, закоксовывания форсунки и зависания иглы распылителя; не вызывать коррозии резервуаров, топливопроводов, деталей двигателя; при сгорании выделять возможно большее количество тепла и быть стабильным. Вязкость топлива понижается с ростом температуры и наоборот. Изменение вязкости оказывает существенное влияние на пусковые свойства, особенно в холодное время года. Чем выше значение вязкости при 20 ⁰С, тем значительнее изменения при понижении температуры. Летние сорта дизельного топлива уже при минус 3-7 ⁰С загустевают, становятся трудноподвижными. Резко возрастает сопротивление движению по трубопроводам (особенно высокого давления). Зимние сорта сохраняют подвижность до более низкой температуры - минус 30-35 ⁰С. При значительном повышении вязкости нарушается нормальная работа топливоподающей аппаратуры, иногда подача прекращается. В холодное время года надежная работа дизелей обеспечивается зимним сортом дизельного топлива, у которого меньше вязкость (в т.ч. при понижении температуры). Современные форсированные дизели могут надежно работать только на топливе нормированного фракционного состава: температура выкипания 96% не должна быть выше 340-360 ⁰С (в зависимости от сорта). С фракционным составом топлива тесно связана температура вспышки, при которой пары нефтепродукта с воздухом образуют горючую смесь, вспыхивающую при поднесении огня. Дизельное топливо - легковоспламеняющаяся жидкость, температура вспышки для разных марок составляет 35-80 ⁰С. От температуры вспышки зависит пожарная опасность при транспортировании, хранении и применении дизельного топлива. Современные дизельные топлива имеют довольно низкую температуру вспышки (35-40 ⁰С), что достаточно для двигателей, используемых на открытом воздухе. Для двигателей, работающих в помещении, применяют специальный сорт топлива с температурой вспышки 65-80 ⁰С. Углеводороды, которые входят в состав дизельного топлива, корродирующего действия на металлы не оказывают. Коррозию вызывают содержащиеся в топливе водорастворимые (минеральные) кислоты и щелочи, органические кислоты, сернистые соединения и вода. Так же, как и в бензинах, наличие в топливах веществ, имеющих кислую реакцию и вызывающих сильную коррозию металлов, а также активных сернистых соединений, недопустимо. Наиболее сильную коррозию вызывают сернистые соединения, которые делятся на активные (сероводород H₂S, меркаптаны, элементарная сера S) и неактивные (сульфиды, дисульфиды, полисульфиды и др.).

Топлива для дизельных двигателей автомобилей вырабатывается, в соответствии с ГОСТ 305-82 [19], трех марок: Л- летнее, применяемое при температуре воздуха выше 0 ⁰С; 3 - зимнее, двух видов: для применения до -20 ⁰С и для применения до -30 ⁰С; А - арктическое, применяемое до -50 ⁰С.

Зимние дизельные топлива с депрессорными присадками (ДЗп). Получают на базе летнего топлива с добавлением незначительного количества присадок.

На АЗС «Нефтересурсы» применяется городское дизельное топливо. Основное отличие от экологически чистого дизельного топлива - улучшенное качество благодаря использованию присадок (летом - антидымной, зимой - антидымной и депрессорной), которые снижают дымность и токсичность отработавших газов на 30-50%.

Основные показатели пожарной опасности топлив [9] сведены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

Оценка пожарной опасности применяемых веществ и материалов

Наименование вещества	Показатели пожарной опасности
	Группа горючести	tвсп,0С	tвосп,0С	tсв,0С	НКПР % об	ВКПР % об	НТПР єС	ВТПР єС	Молярная масса	Общая формула
Бензин «Нормаль-80»	ЛВЖ	-36	-33	440	-	-	-35	17	97,2	С6,991Н13,108
Бензин «Регуляр-92» Л	ЛВЖ	-36	-33	410	-	-	-35	20	98,2	С7,024Н13,706
Бензин «Регуляр-92»З	ЛВЖ	-37	-34	380	-	-	-37	-10	95,3	С6,911Н12,168
Бензин «Премиум-95»	ЛВЖ	-37	-34	350	0,98	5,48	-37	-10	93,2	С6,742Н11,898
Дизельное топливо «Л»	ЛВЖ	40	65	370	-	-	99	137	203,6	С14,511Н29,12
Дизельное топливо «З»	ЛВЖ	35	45	240	-	-	99	137	172	С12,343Н23,889

Вывод: Бензины, легковоспламеняющиеся бесцветные жидкости, представляющие собой смесь легких углеводородов. По группе горючести бензины относятся к группе горючих веществ. Так как бензины являются ЛВЖ они относятся еще и к группе горючих веществ повышенной пожарной опасности, которые способны воспламениться от незначительного источника зажигания (сигарета, зажженная спичка). Бензины относят к особо опасным жидкостям, потому что температура вспышки ниже 28 ⁰С. Дизельное топливо является менее горючим, но представляет не меньшую опасность. Это вызвано меньшей испаряемостью и возможностью накопления в низинах, пустотах и пропитывания материалов, повышая пожарную нагрузку.

По сделанному выводу можно говорить о том, что данные вещества, применяемые на АЗС, являются пожаровзрывоопасными веществами и при их использовании надо учитывать все факторы, которые могут повлиять на изменение пожаровзрывоопасных свойств этих веществ.

3.2 Оценка возможности возникновения горючей среды внутри технологического оборудования

Применяемые на АЗС аппараты и трубопроводы с пожаровзрывоопасными жидкостями при определенных условиях могут явиться местом возникновения пожара или взрыва. Для выявления возможности возникновения горения внутри технологического оборудования необходимо, прежде всего, оценить возможность образования в нем горючей среды. Под горючей средой понимается смесь горючего вещества с окислителем в таких соотношениях, при которых возможно возникновение и дальнейшее развитие горения. В нашем случае горючие вещества являются легковоспламеняющимися и горючими жидкостями.

Для оценки возможности образования горючей среды внутри технологического оборудования необходимо знать основные режимные параметры (рабочую температуру, давление, концентрацию, наличие свободного объема над зеркалом жидкости.

В закрытых аппаратах с жидкостями горючая среда может образовываться только в том случае, когда над зеркалом жидкости имеется свободный объем. При этом жидкость будет испаряться, и ее пары постепенно распределятся в свободном пространстве. Если в свободном объеме аппарата имеется воздух или любой другой окислитель, то пары жидкости, смешиваясь с ним, могут образовывать горючую среду. Наряду с наличием свободного объема, для образования горючей среды должно выполняться следующее неравенство:

ц_н? ц_р? ц_в,

где ц_н - нижний концентрационный предел распространения пламени;

ц_р - концентрация паров над зеркалом жидкости;

ц_в - верхний концентрационный предел распространения пламени.

При этом следует учитывать, что концентрация паров по высоте свободного пространства распределяется неравномерно. Над поверхностью жидкости она близка к концентрации насыщения, а у крышки аппарата ее значения минимальны.

В общем случае возможность образования горючей среды в аппаратах с горючими и легковоспламеняющимися жидкостями может быть оценена путем:

1) проверки наличия над зеркалом жидкости свободного паровоздушного объема;

2) сравнения рабочей концентрации паров жидкости с концентрационными пределами распространения пламени;

3) сравнения рабочей температуры жидкости со значениями температурных пределов воспламенения.

Горючая среда внутри технологических аппаратов, ёмкостей и коммуникаций, в которых обращается бензин, будет образовываться в том случае, если температура рабочей среды в них будет находиться между нижним и верхним температурными пределами распространения пламени бензина.

При этом условие безопасности будет определяться следующим выражением:

(t_нпв - 10) ? tр ? (t_впр + 15),

где t_нпр - нижний температурный предел распространения пламени, єС;

t_впр - верхний температурный предел распространения пламени, єС;

t_р - рабочая температура жидкости в аппарате, єС.

Причины образования горючей среды.

Причинами образования горючей среды при остановке технологического оборудования являются:

- поступление наружного воздуха через дыхательную арматуру при опорожнении аппаратов или через открытые люки при их разгерметизации;

- неполное удаление из аппаратов горючих веществ;

- негерметичное отключение аппаратов от трубопроводов с горючими веществами. При этом горючие вещества через неплотности будут попадать в аппарат, и образовывать в смеси с воздухом горючую смесь.

Проведем анализ пожарной опасности веществ обращаемых в технологических аппаратах и сведем в общую таблицу 3.2.

Таблица 3.2

Анализ пожарной опасности аппаратов

Наименование аппаратов и обращающихся в них горючих веществ	Наличие паровоздушного пространства в аппарате	Рабочая температура в аппарате, 0С	Температурные пределы воспламенения	Вывод о возможности образования горючей среды
			нижний	верхний
1	2	3	4	5	6
Бензовоз	есть	30	- 45	24	Взрывоопасная концентрация образуется после слива топлива.
Топливный резервуар	есть	15	- 45	24	При неподвижном хранении пожарная опасность отсутствует т.к. ВОС не образуется. ВОС образуется при большом и малом дыхании.
Резервуар аварийного слива	есть	15	- 45	24	Взрывоопасная концентрация не образуется. ВОС образуется при аварийном сливе топлива
Трубопроводы линии наполнения	нет	15	- 45	24	Взрывоопасная концентрация не образуется
Трубопроводы линии деаэрации	да	15	- 45	24	При неподвижном хранении пожарная опасность отсутствует т.к. ВОС не образуется. ВОС образуется при малом дыхании.
Насосы подачи топлива	нет	15	- 45	24	Взрывоопасная концентрация не образуется

Вывод: Резервуары постоянно заполнены топливом на 80-95 % и концентрация паров топлива близки к насыщенным и взрывоопасная концентрация не образуется. Горючая среда может образоваться в следующих ситуациях:

- в трубопроводах при сливе-наливе нефтепродуктов;

- в бочке бензовоза при опорожнении;

- в резервуаре аварийного слива при аварийном сливе с бензовоза.

3.3 Расчет размеров зон взрывоопасных концентраций, при поступлении горючих газов и паров в открытое пространство

При функционировании технологического оборудования возможны два варианта образования зон взрывоопасных паровоздушных смесей на открытой технологической площадке:

Первый вариант - взрывоопасные эксплуатационные зоны, образующиеся при нормальном функционировании технологического процесса;

Второй вариант - аварийные взрывоопасные зоны, образующиеся в результате неконтролируемого выхода ЛВЖ наружу из технологической системы.

Размеры взрывоопасных эксплуатационных зон при нормальной эксплуатации регламентированы «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ). Такие зоны у наружных установок принято классифицировать как взрывоопасные класса В - Iг.

Взрывоопасные зоны у наружных установок ограничиваются по горизонтали и вертикали следующими размерами:

– 3 м - от закрытых технологических аппаратов, содержащих горючие газы и ЛВЖ;

– 5 м - от места выброса взрывоопасных и горючих веществ из предохранительных и дыхательных клапанов;

– 8 м - от резервуаров с ЛВЖ и газгольдеров, а при наличии обвалования -- в пределах всей площади внутри обвалования;

– 20 м - от мест открытого слива и налива ЛВЖ на эстакадах.

В этих зонах принимаются все меры по исключению появления источника зажигания, и в первую очередь - это требования к выбору электрооборудования.

Определение зон взрывоопасных концентраций газов и паров ЛВЖ при аварийном поступлении их в открытое пространство при неподвижной воздушной среде регламентировано ГОСТ Р 12.3.047-98 [6].

Размеры зоны (м), ограничивающие область концентраций, превышающей нижний концентрационный предел распространения пламени по горизонтали и вертикали рассчитывают по формулам, приведенным ниже.

Для паров ЛВЖ:

(3.1)

(3.2)

где m_п - масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более 3600 с, кг;

с_п - плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре, кг/м³;

Р_S - давление насыщенных паров ЛВЖ, кПа;

К - коэффициент (К = ф/3600);

ф - продолжительность поступления паров ЛВЖ при испарении, с;

ц_НКПР - нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ или паров, % об;

т_г - масса поступившего в открытое пространство ГГ при аварийной ситуации, кг;

с_г - плотность горючего газа при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м³.

Для ЛВЖ геометрически зона, ограниченная НКПР паров, будет представлять цилиндр с основанием радиусом R_б и высотой h = Z_нкпр при высоте источника паров ЛВЖ h < Z_НКПРП и h_б = h + Z_НКПРП при h ? Z_НКПРП.

3.4 Оценка возможности образования горючей среды при выходе веществ наружу из технологического оборудования, образующиеся при нормальном функционировании технологического процесса

При эксплуатации технологического оборудования, в котором обращаются легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, возможно образование горючей среды при выходе этих веществ наружу. Причем выход веществ может проходить как из нормально работающего технологического оборудования, так и при его повреждении.

Это может происходить при наполнении подземных резервуаров нефтепродуктами, а также при заправке автотранспортных средств на топливораздаточных колонках.

При сливе бензина из АЦ в подземные емкости взрывоопасные концентрации могут создаваться в цистерне бензовоза и на площадке АЗС, около дыхательных клапанов. Оценим возможность их образования в самое опасное время - летнее. В летний, наиболее жаркий период года, бензин в цистерне бензовоза во время его движения в дневное время за счет солнечной радиации может нагреться до 30 ⁰С и более, а сама цистерна (ее верхняя часть) до +35 - 40 ⁰С и более [21]. Концентрация паров бензина в цистерне бензовоза при его температуре 30 ⁰С будет насыщенной, так как при движении бензовоза происходит взбалтывание, перемешивание.

3.4.1 Расчет образования горючей среды при выходе веществ наружу при наливе в подземные емкости и зоны взрывоопасной загазованности

Расчет по бензину «Регуляр-92»:

Количество выходящих паров из заполняемой бензином емкости определяем по формуле.

, (3.3)

где V_н - объем поступающий в резервуар, м³; Vн =8 м³объем цистерны в бензовозе;

Р_р - рабочее давление, Па, Р_Р=Р₀=1·10⁵ Па;

Т_р - рабочая температура в резервуаре, 15 + 273 = 288К;

ц_s - концентрация насыщенного пара;

М - молярная масса бензина, кг/кмоль;

М = 98,2 кг/кмоль.

По уравнению В.П.Cучкова определяем давление насыщенного пара бензина.

(3.4)

где t_всп - температура вспышки, ⁰С.

кПа,

об.доли,

кг/цикл,

Объем взрывоопасной зоны определяем по формуле:

(3.5)

где К_б - коэффициент безопасности. К_б =2;

ц_н - нижний концентрационный предел распространения пламени, кг/м³. Пересчет осуществляется по следующей формуле:

, (3.6)

где ц = 0,96%;

кг/м³,

, (3.7)

где V_t - молярный объем пара, м³/кмоль;

V₀ - молярный объем паров при н.у., м³/кмоль.

м³/кмоль

Размер зоны ограничивающей область концентрации превышающих ц_нкпр для паров ЛВЖ вычисляют по формуле 3.1:

Принимаем ф =0,5 час, тогда К= 1800/3600=0,5.

V_o - мольный объем, V_o=22,413 м³/кмоль;

м

, (3.8)

кг/м³

Аналогично производим расчет по бензину «Премиум-95».

Расчет по бензину «Премиум-95»:

Количество выходящих паров из заполняемой бензином емкости определяем по формуле 3.3.

По уравнению В.П.Cучкова 3.4 определяем давление насыщенного пара бензина.

кПа,

об.доли,

кг/цикл.

Пересчет осуществляется по следующей формуле 3.6:

кг/м³,

м³/кмоль,

Размер зоны ограничивающей область концентрации превышающих ц_нкпр для паров ЛВЖ вычисляют по формуле 3.1:

м,

кг/м³,

Как видно из расчетов показатели бензинов «Регуляр-92» и «Премиум-95» практически одинаковы, но с учетов более высокой опасности и выхода постановления Правительства РФ от 27.02.2008 №118, об утверждении Технического регламента «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, для реактивных двигателей и топочному мазуту»[22], топлива «Нормаль-80», «Регуляр-92» будут отменены и все расчеты будем производить по бензину «Премиум-95».