На сегодняшний момент во всем мире насчитывается порядка шестисот подземных хранилищ газа. Самые большие объемы хранятся в подземных хранилищах газа (ПХГ), созданных в газовых месторождениях.
Характерной особенностью газовой отрасли является сезонная неравномерность потребления газа, а также обеспечение устойчивого газоснабжения потребителей в условиях повышенного использования природного топлива в холодный период года, обеспечение резервов на случай аварии и создания запасов.
В условиях того, что ПХГ являются одним из важнейших элементов надежного функционирования газотранспортной системы страны, первоочередное значение приобретает повышение эффективности их использования и реализации надежных систем и методов обеспечения взрывопожаробезопасности.
Подземное хранение газа представляет технологический процесс закачки, отбора, хранения газа в пластах-коллекторах или емкостях, которые являются инженерно-техническими сооружениями. Они строятся в непосредственной близости к крупным потребителям для того, чтобы можно было быстро покрывать пиковые моменты расхода газа.
Станции подземного хранения газа относятся к производственным объектам, на которых возможны аварийные ситуации, связанные с залповыми выбросами взрывоопасных и токсичных веществ в производственных помещениях, на наружных установках, в факельные системы, способные привести к разрушению зданий, сооружений, технологического оборудования, отрицательному воздействию на людей и окружающую среду [1].
Одним из наиболее потенциально опасных аппаратов на площадке головных сооружений подземного хранения газа являются абсорберы. Опасность такого типа оборудования объясняется нарушением их герметичности и режимов эксплуатации, что приводит к взрывам большой мощности за счет высвобождения потенциальной энергии сжатого газа и действия кинетической энергии.
Для анализа ситуаций такого типа и принятия решений по их недопущению рассмотрены возможные сценарии их развития с учетом конкретных условий эксплуатации, уровня и характерных факторов опасности технологического объекта, динамики развития и возможных масштабов последствий аварий в пределах технологического блока и установки в целом [2].
С помощью Дерева событий можно проанализировать сценарий аварии разгерметизации абсорбера с последующим взрывом аппарата на установке очистки и осушки газа (рис. 1). Одним из наиболее потенциально опасных аппаратов на площадке головных сооружений являются абсорберы. Опасность такого типа оборудования объясняется нарушением их герметичности и режимов эксплуатации, что приводит к взрывам большой мощности, за счет высвобождения потенциальной энергии сжатого газа и действия кинетической энергии [3].
Цифры рядом с наименованием события показывают условную вероятность возникновения этого события. При этом вероятность возникновения инициирующего события (разгерметизация абсорбера) принята равной 1.
Значение частоты возникновения отдельного события или сценария пересчитывается путем умножения частоты возникновения инициирующего события на условную вероятность развития аварии по конкретному сценарию.
Результаты, полученные благодаря Дереву событий, позволяют предположить возможность трех типов техногенных аварий, которые могут произойти на участке очистки и осушки газа [4].
Группа сценариев С1 (наиболее опасное). Разгерметизация запорной и регулирующей арматуры, установленной на абсорбере, вследствие резкого увеличения давления, либо образования дополнительного напряжения, выброс газа, образование взрывоопасной ГВС, взрыв ГВС от источника инициирования (источником инициирования взрыва явилось соударение металлических предметов при выбросе из трубопровода газа, либо стало результатом взаимодействия (трения) частиц вещества и металлических конструкций трубопровода), поражение оборудования и персонала ударной волной, осколками оборудования.
Группа сценариев С2 (наиболее вероятное). Разгерметизация абсорбера с природным газом, вследствие дефекта сварного шва или механических повреждений, выброс газа в открытое пространство, образование переобогащенной ГВС-сгорание, ГВС «огненный шар» при наличии источника инициирования (источником инициирования взрыва явилось соударение металлических предметов), прямое огневое воздействие на близстоящее оборудование, обслуживающий пресонал.
Группа сценариев С3 (максимально негативное воздействие на окружающую среду). Разгерметизация технологической обвязки абсорбера на открытом пространстве, в результате нарушения целостности сварного шва, воспламенение от источника зажигания (источником воспламенения послужила электрическая искра от неисправного оборудования), прямое огневое воздействие на окружающую среду, термическое воздействие на окружающую среду.
Взрывоопасные облака ГВС, как правило, воспламеняются через некоторое время после их образования. Это позволяет оповестить персонал предприятия о необходимости включения устройств защиты и принять меры по предотвращению возможных взрывов на соседних объектах. Таким образом, весьма актуальным является обнаружение загазованности воздушной среды территории предприятий на ранних стадиях аварии [5].
Дерево отказов — это систематическое логически обоснованное построение множества отказов элементов системы, которые могут привести к аварии.
На рис. 2 и 3 приведено Дерево отказов для наиболее вероятного сценария, разгерметизация абсорбера и Дерево отказов для наиболее опасного сценария, разгерметизация абсорбера соответственно [6].
Представленные два Дерева отказов дают графическое представление связей между отказами и аварийными ситуациями.
Проанализировав возможные аварийные ситуации на участке очистки осушки газа, связанные с абсорбером, выявлены конструктивные недостатки в эффективности работы данного оборудования. Клапан-регулятор фирмы «Мальбранк» при современных темпах и методах эксплуатации понижает уровень взрывопожароопасности абсорбера.
Проведенный анализ показывает, что аппарат-абсорбер СПХГ является потенциально опасным оборудованием и источником взрывоопасной ситуации. Для повышения надежности необходимы мероприятия по его модернизации и безопасности эксплуатации.