Виды опасностей при транспортировке нефтегрузов на танкерах.

Характеристики нефтегрузов, рассмотренные в п.1.1, четко очерчивают тот круг опасностей, возникновение которых возможно в процессе эксплуатации танкеров. Следует различать опасность для отдельного человека, для группы людей и для общества в целом. Это деление опасностей условно, так как один вид опасности может переходить в другой, если не будут своевременно приняты необходимые меры по предотвращению распространения опасности.

Например, только что возникший очаг пожара вначале опасен для одного человека, но если пожар не потушить, он станет опасным для всего экипажа. А если пожар вызовет гибель танкера и произойдет разлив нефти, то это уже опасно для всего общества.

Максимальной опасностью на танкерах являются воспламеняемость и взрываемость паров нефтепродуктов. Менее опасной является их токсичность.

Для того чтобы предотвратить возможность взрыва или воспламенения паров необходимо хорошо знать численные значения основных характеристик (см. выше). Обычно при этом пользуются специальной диаграммой (рис.1.1), на которой наносят границы концентраций паров в воздухе, образующих взрывоопасные смеси. Граничная линия АВ отделяет область образования взрывоопасных смесей паров с воздухом (слева) от неопасной области (справа). На линии АВ нанесены точки: рис.1.1.диаграмма взрывоопасности газов.

Д – максимальная концентрация, причем выше т. Д лежат смеси богатые парами нефтепродуктов,

С – минимальная, ниже т. С - бедные смеси.

Для каждого вида паров (метан, бутан и т.п.) строится область взрывоопасных смесей, начиная с т.т. Д и С до пересечения в т. Е, при этом линия СЕ идет почти горизонтально.

Точкам Д и С соответствуют верхний и нижний пределы взрывоопасных концентраций, численные значения которых для различных паров нефтепродуктов приведены в таблице на рис.1.1. К этому важно добавить, что для паров нефтепродуктов т. Е лежит в области концентраций кислорода О₂ (ось абсцисс на рис.1.1) от 11 до 13%, т.е. при меньших концентрациях кислорода в смеси паров и воздуха она невзрывоопасна.

Известно, что снижение концентрации в смеси достигается разбавлением ее инертными газами - азотом N₂ и углекислым газом СО₂ (так называемая инертизация атмосферы в танках).

Для определения количества инертного газа, которое необходимо подать в танк с целью сделать смесь безопасной, используют различные графические и расчетные методы. Более удобны диаграммы, построенные для отдельных нефтепродуктов.

На рис.1.2 приведена такая диаграмма для основных составляющих паров нефтепродуктов. Использование диаграммы. По содержанию паров в смеси с воздухом (ось ординат) определяют количество инертного газа (%) (ось абсцисс), которое необходимо добавить в атмосферу, чтобы вывести смесь за пределы области взрывоопасных концентраций (см.рис.1.2). Полученный результат (в % инертного газа) необходимо пересчитать на конкретное количество добавочного инертного газа (в м.), которое следует подать в танк определенного объема, не занятого грузом или балластом. Для этого можно воспользоваться графиком (рис.1.3). 10 20 30 40 50 60

ДОБАВКИ ИНЕРТНОГО ГАЗА, % ПО ОБЪЕМУ

Рис.1.2 Диаграмма взрываемости газов.

Поскольку в воздухе содержится менее 21% кислорода, а в свободном объеме танка имеется какое-то количество нефтепродуктов, то начальная концентрация кислорода в танке принимается равной 20% (т.е. О_{2 нач}=20%). Установлено, что для гарантированного обеспечения безопасности необходимо, чтобы в атмосфере танка содержалось не более 5% кислорода (обычно 1-3%), т.е. О_{2 кон}=1-3%.

КОЛИЧЕСТВО ПОДАВАЕМОГО АЗОТА

Рис.1.3 Номограмма для определения количества N₂ (инертного газа) при инертизации.

Для использования диаграммы определяют отношение О_{2 нач} / О_{2 кон} и по нему находят количество подаваемого инертного газа. Например, О_2нач=20% и О_{2 кон}=2%. Тогда О_{2 нач}/О_{2 кон}=10, а количество инертного газа в 2,3 раза превышает объем танка. Если V_T =1000 м³, то для эффективной инертизации необходимо подать в танк V=2,3·1000 =2300 м³ инертного газа.

Поскольку танк связан с атмосферой, то при заполнении часть смеси паров с воздухом будет удалена в атмосферу, а оставшаяся смесь паров, воздуха и инертного газа будет соответствовать требованиям инертизации.

Итак, из изложенного следует, что при наличии взравоопасной концентрации паров в танках необходима инертизация атмосферы в них. Но инертизация – процесс, растянутый во времени и пока подается инертный газ образующаяся смесь «пройдет» через область взрывоопасных концентраций и если появится источник зажигания в этот момент, то взрыв неизбежен.

В этом случае говорят, что реализуется «огневой треугольник»: горючий материал - воздух - источник зажигания (рис.1.4). Отсутствие любой из этих составляющих приводит к прекращению горения. Рис.1.4. Огневой треугольник

Поскольку воздух и горючий материал – пары нефтепродуктов - на танкере есть всегда, то следует рассмотреть возможность появления источников зажигания.

Долголетняя практика эксплуатации танкеров позволила установить, что источники зажигания появляются при следующих обстоятельствах:

- при столкновении судов;

- образование искр, при падении различных предметов (магниевые протекторы, ключи, зажигалки и т.п.) в пустые танки, а также при работе моечных, машинок;

- образование искр, при разрядах статического электричества;

- образование искр, при работе электрооборудования в не грузовых помещениях, загазованных при погрузке или дегазации;

- нарушение правил при работе с открытым огнем;

- нарушение правил пожарной безопасности в быту (электроприборы в каютах, курение).

Из перечисленных обстоятельств наиболее часто возникает образование искр при ударе и при разрядах статического электричества.

При ударах материалов о сталь корпусных конструкций танков образуются фрикционные искры. Минимальная тепловая энергия этих искр, необходимая для воспламенения паров бензинов, керосинов, сырых нефтей, спиртов и т.п. весьма мала - 0,2-0,25 мДж. При этом, чтобы образовалась искра с такой энергией при ударе стали о сталь, бронзы о сталь, магниевых сплавов о сталь требуется минимальный ударный импульс всего 0,8 кГс с. И все же самым опасным является образование искр при разрядах статического электричества, энергия которых, во много раз больше указанной выше.

Заряды статического электричества возникают:

- при движении жидкостей по трубопроводам и шлангам,

- при перемещении массы груза относительно стенок танков,

- при движении капель груза в воздухе,

- при движении капель воды в грузах.

Величина зарядов зависит от рода груза и состояния поверхностей твердых тел. На поверхности раздела фаз «вода-нефть» возникает эффект двойного электрического слоя при условии относительного перемещения фаз. Этим, кстати, объясняют продолжающееся накопление зарядов в массе груза даже после прекращения грузовых операций с обводненными нефтепродуктами, поскольку капли воды продолжают двигаться при осаждении (отстаивании). Заряды при этом достаточно велики и между отдельными каплями воды, а также между каплями и переборками могут появляться сильные искровые разряды.

Опасные заряды чаще всего возникают:

- на фланцах и других металлических частях шлангов при плохом заземлении;

- на острых выступающих частях внутренней конструкции танков;

- внутри массы и на поверхности светлых и обводненных темных нефтепродуктов, а также в пространстве, насыщенном парами нефтепродуктов;

- в грузовых танках, заполненных водяным паром, если в них подвешены изолированные металлические предметы (например, моечные машинки);

- при подаче нефтепродуктов или воды открытым способом (налив сверху), когда они сильно разбрызгиваются и падают на свободный уровень светлого нефтепродукта;

- при контрольных замерах уровня вручную с помощью остроконечных предметов.

Мероприятия по предотвращению образования зарядов статического электричества:

1. Весь грузовой трубопровод и крупные металлические конструкции надежно соединяются с корпусом. Фланцы соединяются между собой, такие же перемычки устанавливают через каждые 20 м на грузовом трубопроводе (в том числе и в танках);

2. До начала грузовых операций с грузом 1 и 2 разряда с береговым заземляющим устройством.

3. Начало погрузки медленное, чтобы не было гидравлических ударов вследствие скопления воды в шлангах и трубопроводах.

4. Ограничение скорости в танкере до 1 м/сек, пока уровень в танке ~ 0,6 м., а максимальная скорость 7 м/с.

5. Избегать погрузки открытым способом (через верх).

6. При погрузке светлых нефтепродуктов и обводненной сырой нефти не производить измерения стальными рулетками, не производить отбор проб металлических пробоотборниками.

7. Не продувать шланги и трубопроводы воздухом или водой после погрузки.

8. Не вводить моечные машинки в недегазированный танк, если пар после пропаривания не сконденсировался.

9. Не должно быть острых выступающих конструкций внутри танка, трапы должны быть надежно закреплены.

10. Необходимо особенно строго контролировать состояние магниевых протекторов (защита от коррозии), так как со временем они разрушаются и под действием вибрации могут падать на днище, вызывая сильнейший искровой разряд.

Анализ опасностей при перевозке нефтепродуктов будет неполным без краткой справки о влиянии паров нефтепродуктов на организм человека.