Диплом_пожарная_безопасность. Оценка экономической эффективности мероприятий по снижению пожарного риска
 Скачать 4.5 Mb.
|
При анализе полученных данных видно, что в первом варианте наступления блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара происходит быстрее, чем люди успевают эвакуироваться. Следовательно, условие обеспеченности безопасной эвакуации людей при пожаре не выполняется и данные мероприятия по обеспечению пожарной безопасности не обеспечиваются. Для обеспечения пожарной безопасности объекта необходима установка дверей с доводчиками или установка системы оповещения и управления эвакуацией людей III-V типа.
Расчетная величина индивидуального пожарного риска QВ для людей, находящихся в рассматриваемом здании определяется по формуле (2) Методики. Согласно Методике, при отсутствии статистической информации допускается принимать частоту возникновения пожара в здании Qп = 4·10-2. Вероятность присутствия людей в помещении определяется на основе времени нахождения людей в здании в течение суток и составляет 8 часов. Следовательно, Рпр= 0,33. Значение вероятность эвакуации людей Рэ = 0,999 и Рэ = 0 (из табл.). Так как в здании оборудование системой АУП не требуется в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности, то вероятность эффективного срабатывания установок автоматического пожаротушения принимается равной: Rап = 0,9. Вероятность эффективной работы системы противопожарной защиты Рп.з, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей при пожаре определяется по формуле (4) Методики. При этом, Rобн = 0,8; RСОУЭ = 0,8; RПДЗ = 0,8.  . Следовательно, Рпз = 0,8704.Подставляя полученные значения в формулу: При Рэ = 0,999 Qв=Qп(1–Rап)Pпp(1–Рэ)(1–Pп.з), получаем QВ = 1,5510-7. При Рэ = 0 Qв=Qп(1–Rап)Pпp(1–Рэ)(1–Pп.з), получаем QВ = 1,5510-4. Таким образом при Рэ = 0,999, QВ = 1,5510-7 <  = 10-6 и соотношение (1) Методики выполняется, а при Рэ = 0, QВ = 1,5510-4 >= 10-6 и соотношение не выполняется.
Наиболее опасным объектом по масштабам действия поражающего фактора взрывной ударной волной (ВУВ) и величине избыточного давления ВУВ является ректификационная колонна. В таком случае, опасный сценарий представляет следующее: полное разрушение рефлюксной емкости ректификационной колонны, выброс опасного вещества → испарение жидкости при соприкосновении с подстилающей поверхностью и образование из пролива ПГФ → интенсивное смешение паров с воздухом и образование облака ТВС → воспламенение при наличии источника зажигания облака ТВС → горение облака ТВС с возникновением воздушной ударной волны (ВУВ) → воздействие ВУВ на людей и близлежащие объекты. Для объекта строилась математическая модель с учетом геометрии и расположения основных зданий и сооружений и теплофизических параметров веществ и материалов (рис. 23). Колонна К-4 с рефлюксной емкостью Е-6 расположена в осях 6Б-6Б+50/7А+50-8А+50 на генеральном плане. Исследуемый объект – объект № 26 «Гараж» находится в осях 9Б+50-10Б/4А-5А. Расстояние между этими объектами составляет 430 метров. Расчетная сетка состояла из 320355 ячеек (рис. 24). Для более корректного расчета была введена детальная сетка детализацией узлов на местах с потенциальным взрывом и возле исследуемого объекта.  Рис. 23 – Геометрия объекта.  Рис. 24 – Расчетная сетка. С целью определения локальных параметров ударной волны (давление, температура, скорость) были введены контрольно-измерительные точки по периметру объекта № 26 «Гараж» (рис. 25а). Также были дополнительно размещены три контрольно-измерительные точки на разных расстояниях от рефлюксной емкости: первая точка (Р65) – 30 м, вторая точка (Р66) – 110 м и третья точка (Р67) 130 м (рис 25б).  а)  б) Рис. 25 – Расположение измерительных точек: а) на объекте №26; б) возле источника взрыва. Результаты расчета Рассматриваемая ситуация - избыточное давление и импульс волны давления при сгорании газопаровоздушной смеси в открытом пространстве. Оценка последствий воздействия опасных факторов взрыва на людей для различных сценариев их развития осуществляется на основе сопоставления информации о моделировании динамики опасных факторов пожара на территории объекта и прилегающей к нему территории и информации о критических для жизни и здоровья людей значениях опасных факторов пожара, взрыва. Для этого используются критерии поражения людей опасными факторами пожара. Избыточное давление ΔP и импульс I+ в волне давления, образующиеся при взрыве резервуара с перегретой ЛВЖ, ГЖ или сжиженным углеводородным газом в очаге пожара, определяются по формулам:  ; ; ,где r расстояние от центра резервуара, м; Eeff эффективная энергия взрыва, рассчитываемая по формуле:  ,k доля энергии волны давления (допускается принимать равной 0,5); Cp удельная теплоемкость жидкости (допускается принимать равной 2000 Дж/(кг К); m масса ЛВЖ, ГЖ или СУГ, содержащаяся в резервуаре, кг; Т температура жидкой фазы, К; Тb нормальная температура кипения, К. Зоны поражения в случае такой аварии составят:
С целью получения более достоверных и точных данных необходимых для уточнения зон поражения, было проведено моделирование на основе полевой модели. При моделировании взрыва ТВС принималось, что ударная волна взрыва, действующая на здание, может быть определена независимо от реакции самого объекта на это воздействие, и что само здание является жестким твердым телом, на котором происходят процессы отражения и дифракции взрывных волн, приводящие к изменению первоначальной картины течения среды за фронтом ударной волны взрыва. Это связанно, прежде всего, с большим различием между плотностями среды, по которой распространяется ударная волна взрыва (т.е. воздухом) и большинства твердых тел, испытывающих воздействие ударной волны взрыва. Поэтому данные предположения вполне могут быть использованы при решении задачи по расчету устойчивости строительных конструкций здания от воздействия ударной волны взрыва. В (Приложение Б) представлены поля давления и температуры в различные моменты времени аварии. На рисунке 47 представлен график зависимости изменения давления от расстояния.  Рис. 47 График распределения избыточного давления в зависимости от расстояния при взрыве рефлюксной емкости ректификационной колонны. Из графика видно, что волна от взрыва перестает быть опасной для людей и зданий и сооружений в радиусе 30 метров от очага взрыва. В зону поражения попадают здания и сооружения, находящиеся в непосредственной близости от рефлюксной емкости. При расчетном сценарии объект исследования не попал под воздействие ударной волны. Это демонстрируют графики изменения давления в контрольно-измерительных точках (рис. 48). Графики изменения давления в точках Р65-Р67 представлены на рисунке 49. Из графиков видно, что в этих точках не создается опасного давления и в зону поражения ударной волной не попадают объекты второй очереди строительства.  Рис. 48 Графики изменения давления в контрольно-измерительных точках на объекте «Гараж»  Рис. 49 Графики изменения давления в контрольных точках, расположенных вблизи опасного объекта Также, в силу того, что объекты второй очереди строительства (комбинированная установка гидроочистки дизельного топлива с установкой производства водорода, установка сероочистки газов и установка замедленного коксования) находятся на достаточно удаленном расстоянии от эпицентра взрыва (рис. 50-51), они также не попадают в зону поражения. В процессе моделирования был выполнен расчет по Методике определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах. В таблице представлены сравнительные расчеты по степени поражения.
В результате расчета были уточнены зоны разрушения (рис. 50-51).  Рис. 50 – Радиусы волн давления.  Рис. 51 – Воздействие от взрыва на вторую очередь строительства.
По результатам расчета по методике получаем, что при взрыве будут следующие параметры волны давления и результаты: На расстоянии 4,4 метра, волновое давление ΔP = 100,00 кПа, «пробит» — функции Рr = 12,7 На расстоянии 6,2 метра, волновое давление ΔP = 53,00 кПа, «пробит» — функции Рr = 7,6 На расстоянии 9 метров, волновое давление ΔP = 28 кПа, «пробит» — функции Рr = 6,3 На расстоянии 16 метров, волновое давление ΔP=12 кПа, «пробит» — функции Рr = 4,9 На расстоянии 32 метров, волновое давление ΔP = 5 кПа, «пробит» — функции Рr = 3,6 На расстоянии 49 метров, волновое давление ΔP= 3 кПа,«пробит» — функции Рr = 2,23 По результатам расчета в программе FLACS получаем, что при взрыве будут следующие параметры: На расстоянии 4,2 метра, волновое давление ΔP = 100,00 кПа, «пробит» — функции Рr = 12,7 На расстоянии 5,7 метра, волновое давление ΔP = 53,00 кПа, «пробит» — функции Рr = 7,6 На расстоянии 8 метров, волновое давление ΔP = 28 кПа, «пробит» — функции Рr = 6,3 На расстоянии 12 метров, волновое давление ΔP=12 кПа, «пробит» — функции Рr = 4,9 На расстоянии 18 метров, волновое давление ΔP = 5 кПа, «пробит» — функции Рr = 3,6 На расстоянии 30 метров, волновое давление ΔP= 3 кПа,«пробит» — функции Рr = 2,23 Для указанных значений «пробит» — функции условная вероятность поражения человека поражающими факторами равна: Рr = 12,7 = 100% Рr = 7,6 = 99% Рr = 6,3 = 90% Рr = 4,9 = 46 % Рr = 3,6 = 9 % Рr = 2,23 = 0% Потенциальный риск По формуле (1) Методики (приказ № 404) определяем потенциальный риск для персонала находящегося на территории базы: Вероятность сгорания паровоздушной смеси в открытом пространстве с образованием волны избыточного давления. Qс.д = 1 · 10-7 · 0,0119 = 1,19 · 10-5 год-1. Индивидуальный риск R, год-1, определяют по формуле  , По формуле определяем индивидуальный риск на различных расстояниях по расчетным данным по методике: На расстоянии 4,4 метра: R = 1 · 1,19 · 10-5 = 1,19 · 10-5 На расстоянии 6,2 метра: R = 0,99 · 1,19 · 10-5 = 1,17 · 10-5 На расстоянии 9 метра: R = 0,9 · 1,19 · 10-5 = 1,1 · 10-5 На расстоянии 16 метра: R = 0,46 · 1,19 · 10-5 = 5,47 · 10-5 На расстоянии 32 метра: R = 0,09 · 1,19 · 10-5 = 1,07 · 10-6 На расстоянии 49 метра: R = 0,000001 · 1,19 · 10-5 = 1,19 · 10-10 По формуле определяем индивидуальный риск на различных расстояниях по расчетным данным в программе FLACS: На расстоянии 4,2 метра: R = 1 · 1,19 · 10-5 = 1,19 · 10-5 На расстоянии 5,7 метра: R = 0,99 · 1,19 · 10-5 = 1,17 · 10-5 На расстоянии 8 метра: R = 0,9 · 1,19 · 10-5 = 1,1 · 10-5 На расстоянии 12 метра: R = 0,46 · 1,19 · 10-5 = 5,47 · 10-5 На расстоянии 18 метра: R = 0,09 · 1,19 · 10-5 = 1,07 · 10-6 На расстоянии 30 метра: R = 0,000001 · 1,19 · 10-5 = 1,19 · 10-10 В результате проведенного расчета были уточнены зоны поражения ударной волной при взрыве ТВС при полном разрушении рефлюксной емкости ректификационной колонны. Также были определенны зоны риска по Методике и при расчете в программе. В (Приложение В) предоставлены расчеты риска по Методике и в программе. Проведенные расчеты показывают, что при расчете в программе мы получаем более достоверные данные, которые позволяют нам в полном объеме оценить пожаровзрывоопасность объекта. На рисунке выше можно наблюдать, что в соседние объекты не попадают в зону риска, а так же под воздействия ударной волны, это позволяет при строительстве выполнить облегчение конструкции объекта. Таким образом, необходимо перепроектирование объекта для облегчения связующих конструкций.
В данной работе я буду рассматривать несколько вариантов различных противопожарных мероприятий и их экономическую выгоду. Варианты, которые не обеспечивают пожаровзрыва безопасность в нужной степени, не рассматривались. Варианты мероприятий связанных с изменением несущих конструкций. На примере АБК площадью 430 м2. Базовый: В качестве конструкций в зданиях применены сборные железобетонные балки БДР и металлические фермы из спаренных уголков прокатных профилей и кирпичную кладку. Стоимость 1 м2 25 000 рублей. Общая стоимость здания 10 750 000 рублей. Предлагаемый: В качестве конструкций применены облегченные конструкции сборные бетонные панели. Стоимость 1 м2 16 000 рублей. Общая стоимость здания 6 880 000 рублей. Итого, экономическая эффективность по приведенным затратам: Э = 10 750 000 руб. – 6 880 000 руб. = + 3 870 000 руб. Варианты мероприятий связанных с установкой систем оповещения и эвакуации людей, и установкой дверей с доводчиками. Базовый: Все помещения объекта защиты, не оборудуются системой оповещения и управления эвакуацией людей. В проходах между помещениями устанавливаются двери без доводчиков. Для данного варианта экономическая эффективность не просчитывалась, так как объект не обеспечивает необходимую безопасность (см. пункт 6.2), допустимое значение риска превышает установленную норму Федеральным законом, необходимы дополнительные мероприятия по обеспечению пожарной безопасности объекта. Предлагаемый:
Административно-бытовой корпус представляет собой 1-этажное здание с подвалом. Площадь административно-бытовой части 460м2. Планировочное решение здания представляет собой набор административно-бытовых помещений, имеющих выходы в общий коридор. В расчете принята стоимость 1 м2 здания вместе с оборудованием: в 1-м варианте — 3740 руб.; во 2-м варианте — 3760 руб.; в 3-м варианте — 3900 руб. ; в 4-ом варианте — 3920 руб. Плюс стоимость оборудования в здании — 3720 руб/м2. Рассчитываем ожидаемые годовые потери для различных сценариев развития пожаров. Для 1-го варианта:  = 1068,2 руб = 20 394 руб. = 55 340руб.Для 2-го варианта: = 1068 руб. = 6272 руб. = 55118 руб.Для 3-го варианта: = 1068,2 руб. = 20 831 руб. = 56527 руб.Для 4-го варианта: = 1068,2 руб = 6406 руб. = 56675руб.Таким образом, общие ожидаемые годовые потери составят: - в рабочем состоянии система автоматической пожарной сигнализации II типа и дверей без доводчиков, а так же соблюдении на объекте мер пожарной безопасности: М(П) = М1(П) + М2(П) + М3(П) = 76802 руб. -в рабочем состоянии система автоматической пожарной сигнализации II типа и дверей с доводчиками, а так же соблюдении на объекте мер пожарной безопасности: М(П) = М1(П) + М2(П) + М3(П) = 62458 руб. -в рабочем состоянии система автоматической пожарной сигнализации III -V типа и дверей без доводчиков, а так же соблюдении на объекте мер пожарной безопасности: М(П) = М1(П) + М2(П) + М3(П) = 78426 руб. -в рабочем состоянии система автоматической пожарной сигнализации III -V типа и дверей с доводчиками, а так же соблюдении на объекте мер пожарной безопасности: М(П) = М1(П) + М2(П) + М3(П) = 64149 руб. Рассчитываем интегральный экономический эффект И при норме дисконта 10%. 1-й вариант: К - капитальные вложения на противопожарные мероприятия, руб; Капитальные затраты, связанные с оборудованием здания системой автоматической пожарной сигнализации II типа, составят К = 140 000 рублей. Р - эксплуатационные расходы, руб; Р = 1800 рублей. И = -85 200 руб. при расчете за период в 20 лет. Вариант убыточный. 2-й вариант: К - капитальные вложения на противопожарные мероприятия, руб; Капитальные затраты, связанные с оборудованием здания системой автоматической пожарной сигнализации II типа и установкой доводчиков, составят К = 160 000 рублей. Р - эксплуатационные расходы, руб; Р = 1850 рублей. И = 13 380 руб. при расчете за период в 20 лет. 3-й вариант: К - капитальные вложения на противопожарные мероприятия, руб; Капитальные затраты, связанные с оборудованием здания системой автоматической пожарной сигнализации III -V типа, составят К = 270 000 рублей. Р - эксплуатационные расходы, руб; Р = 2150 рублей. И = - 231 690 руб. при расчете за период в 20 лет. Вариант убыточный. 4-й вариант: К - капитальные вложения на противопожарные мероприятия, руб; Капитальные затраты, связанные с оборудованием здания системой автоматической пожарной сигнализации III -V типа и установкой доводчиков, составят К = 290 000 рублей. Р - эксплуатационные расходы, руб; Р = 2200 рублей. И = - 110 148 руб. при расчете за период в 20 лет. Вариант убыточный. Таким образом, экономически целесообразным является решение, в котором предусматривается оборудование системой оповещения и эвакуации II типа с дополнительной установкой дверей с доводчиками. |