Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Procedura oceny skutków awarii
" z
ródło awarii
" scenariusz zdarzenia awaryjnego
" efekty fizyczne awarii
" skutki awarii
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Przy wyborze scenariuszy awaryjnych,
reprezentatywnych dla badanej instalacji, można
posługiwać się kryterium opartym na:
- prawdopodobieństwie wystąpienia scenariusza awaryjnego,
- rodzaju lub wielkości potencjalnych skutków,
- wielkości ryzyka, mierzonej jako kombinacja prawdopodobieństwa
i potencjalnych skutków scenariuszy awaryjnych.
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Często wybiera się najbardziej prawdopodobne scenariusze
i scenariusze o najgroz
niejszych skutkach.
Przykładem takiego podejścia są zalecenia Agencji Ochrony Środowiska
(EPA) USA.
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Przy wyborze głównych scenariuszy awaryjnych bierze się pod uwagę
w większej mierze wielkości szkód dla ludności i środowiska, związanych
z tymi scenariuszami niż wartość prawdopodobieństwa ich zajścia.
Mała wartość prawdopodobieństwa zajścia scenariusza sama w sobie nie
powinna być powodem eliminowania tego scenariusza przy wyborze
głównych scenariuszy.
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Przy wyborze głównych scenariuszy awaryjnych należy
rozpatrzyć następujące grupy zagrożeń:
- Procesy uwolnienia
- W jaki sposób może dojść do uwolnienia określonego rodzaju i ilości
niebezpiecznych substancji, produktów lub odpadów i jakie jest
prawdopodobieństwo takiego uwolnienia
- Rozprzestrzenianie się uwolnień
- W jaki sposób i z jakim prawdopodobieństwem uwolnione niebezpieczne
substancje, produkty lub odpady rozprzestrzeniajÄ… siÄ™ poza terenem
przedsiębiorstwa
- Skutki dla ludności i środowiska
- Jakie szkody uwolnione niebezpieczne substancje, produkty lub odpady
mogą spowodować dla ludności i środowiska i jaki jest ich
prawdopodobieństwo
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Czynniki determinujące oraz parametry wpływu na postać głównych scenariuszy awaryjnych
Czynniki determinujące Główne parametry
u Postać i ilość uwolnionego materiału Przyczyna wycieku lub zrzutu
w Ilość i prędkość wypływu Stan fizyczny
o gazowy
l ciekły
n dwufazowy
i ciśnienie i temperatura
e Rozmiary rozlewiska ilość uwolnionej cieczy minus
n ilość cieczy natychmiast odparowanej
i i tworzÄ…cej aerozole
e własność podłoża
Prędkość parowania mechanizmy parowania
d Stężenie niebezpiecznej substancji w sposób uwolnienia
miejscu X
y natychmiastowy
s ciągły
p gęstość chmury gazowej
e cechy otoczenia (domy, lasy, itd.)
r parametry wiatru
s inne parametry atmosferyczne
j
a
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Czynniki determinujące oraz parametry wpływu na postać głównych scenariuszy awaryjnych
Czynniki determinujące Główne parametry
s Skutki w miejscu X ostra toksyczność
k pożar lub promieniowanie cieplne
u wybuch lub fala uderzeniowa
t
dla ludności gęstość zaludnienia w obszarze
k
oddziaływania
i
czas narażenia
stopień ochrony (przebywanie na
obszarze otwartym, w mieszkaniach)
przepuszczalność wierzchnich warstw
gleby
charakterystyka przenikania
dla środowiska, np. wód gruntowych
odległość od lustra wód gruntowych
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
y
ródło awarii
" wyciek cieczy przez otwór
" wyciek cieczy przez rurociÄ…g
" wyciek dwufazowy
" wyciek gazu
" wyciek cieczy przegrzanej
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
y
ródło awarii - przyczyny
Uszkodzenia mechaniczne (gwałtowne lub stopniowe):
uderzenie,
nadciśnienie,
przegrzanie,
kruchość materiałów (np. szkła, rur z tworzyw sztucznych, itp.),
korozja (np. rur, zbiorników),
przekroczenie naprężenia krytycznego,
miejsca uszkodzeń mechanicznych,
dławikowe uszczelki sprężarek,
wibracje.
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
y
ródło awarii - przyczyny
Uwolnienia procesowe (upusty, zawory bezpieczeństwa)
Uwolnienia procesowe (
uszkodzenia systemów sterowania i zabezpieczeń,
stany eksploatacyjne instalacji wykraczajÄ…ce poza granice ustalone
założeniami projektowymi,
nieprawidłowy przebieg operacji napełniania i rozładowywania,
niewłaściwe oczyszczanie instalacji przed konserwacją.
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
y
ródło awarii - przyczyny
Nieprzewidziane reakcje
Nieprzewidziane reakcje
reakcje uboczne w czasie procesu,
reakcje chemiczne pomiędzy substancjami procesowymi a niewłaściwie
dobranymi środkami gaśniczymi,
reakcje w odstojnikach ścieków.
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Substancje gazowe - podstawowe właściwości
Substancje gazowe - podstawowe właściwości
Jednostki gospodarcze obracajÄ… takimi gazami jak: chlor, amoniak, dwutlenek
siarki. Wszystkie te gazy znajdują się w postaci skroplonej pod ciśnieniem.
Zagrożenia
Możliwość powstania toksycznej chmury gazowej z zanieczyszczeniem
powietrza niosącej zagrożenia życia, zdrowia ludzi i zwierząt. Szkodliwe
oddziaływanie na dużych obszarach może się rozpocząć w czasie kilku minut.
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Substancje ciekłe - podstawowe właściwości
Substancje ciekłe - podstawowe właściwości
Jednostki gospodarcze obracajÄ… cieczami takimi jak Å‚ugi, kwasy, trucizny. Wszystkie
te substancje magazynowane sÄ… zazwyczaj w zbiornikach naziemnych
umieszczonych w tacach bezodpływowych, pokrytych materiałami odpornymi na ich
działanie.
Zagrożenia
Możliwość skażenia wód powierzchniowych. Niesie ze sobą zniszczenie w wodach
powierzchniowych życia biologicznego i śniecie ryb. Powstawanie chmury par.
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Substancje stałe  podstawowe właściwości
Substancje stałe  podstawowe właściwości
Magazynowanie odbywa się zazwyczaj w zamkniętych pomieszczeniach, w
opakowaniach jednostkowych.
Zagrożenia
Podczas pożaru wydzielenie toksycznych gazów. Skażenie wód
powierzchniowych przy spłukaniu substancji rozpuszczonej w czasie akcji
ratowniczej na grunt i do kanalizacji. Powstanie chmury toksycznych bÄ…dz

palnych par w wyniku reakcji chemicznej np.: z wodÄ….
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
y
ródło awarii - wyciek cieczy przez otwór (uwolnienie ciągłe)
Wypływ przez otwór
Wypływ przez otwór
h
A0
H
A0
zbiornik
zbiornik
l
Ä„ Å" d 2 a · b
4
Q
Q
rozlewisko
rozlewisko
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
y
ródło awarii  rozerwanie płaszcza zbiornika (uwolnienie chwilowe)
obłok
obłok
- rodzaj,
- stan skupienia
- masa substancji
zbiornik
zbiornik
rozlewisk
rozlewisk
o
o
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
y
ródło awarii - miejsce uszkodzenia
iejsce uszkodzenia
strumień
kierunek wiatru
pary
para
wypływ
dwufazowy
wyciek
para skroplony gaz
pod ciśnieniem
skroplony gaz
pod ciśnieniem
B) miejscowe uszkodzenie zbiornika
w objętości cieczy lub na granicy lustra cieczy
A) miejscowe uszkodzenie
zbiornika nad lustrem cieczy
kierunek wiatru
kierunek wiatru
utworzenie
obłoku pary
para
para
skroplony gaz
skroplony gaz
skroplonygaz
pod ciśnieniem
pod ciśnieniem
podciśnieniem
D) katastrofalne uszkodzenie zbiornika
C) miejscowe uszkodzenie rurociÄ…gu
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
y
ródło awarii  dyspersja gazu
x
Uwolnienie
chwilowe
Uwolnienie
ciągłe
z
y
(x, -y, z)
(x, -y, 0)
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Dyspersja gazu  czynniki topograficzne
- nachylenie terenu;
- nachylenie terenu;
- pofałdowanie terenu;
- pofałdowanie terenu;
- pokrycie terenu (parametr szorstkości terenu);
- pokrycie terenu (parametr szorstkości terenu);
- rodzaj zabudowy oraz przeszkody przestrzenne
- rodzaj zabudowy oraz przeszkody przestrzenne
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Dyspersja gazu  czynniki topograficzne
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Dyspersja gazu  czynniki topograficzne
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Dyspersja gazu  czynniki topograficzne
Długość szorstkości (z0)
Współczynnik szorstkości podłoża
parametr meteorologiczny używany do opisu wpływa na:
szorstkości terenu (tabele szorstkości).
- dyspersjÄ™ w kierunku
pionowym nad z
ródłem emisji,
ponieważ:
zo = A Å" hb
- liczba i rozmiar elementów
obecnych w strefie,
przeszkadzajÄ…cych
swobodnemu przepływowi
z0  współczynnik szorstkości podłoża [m]
h  uśredniona wysokość elementów
powietrza.
pokrycia terenu (lasy, budynki) [m]
A, b  stałe zależne od rodzaju zabudowy
i pory roku
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Szorstkość terenu - tabela
Opis powierzchni z0 (cm)
Glina, lód 0,001
GÅ‚adkie pole startowe na lotnisku 0,002
Duże powierzchnie wodne ( wartość średnia) 0,01  0,06
Trawa  trawnik do wysokości 1cm 0,1
Trawa  lotnisko 0,45
Trawa  pastwisko 0,64
Trawa  wysoka (7,5 cm) 1,0
Trawa  gruba, wysoka (10 cm) 2,3
Trawa  cienka, bardzo wysoka (50 cm) 5,0
Pole porośnięte pszenicą (18 cm) 2,5
Teren pokryty zaroślami, krzewami i pojedynczymi 4,0
drzewami
Zagajniki, roślinność niewysoka (1  2 m) 20
Lasy  wysokie drzewa (10  15 m) 40  70
Duże miasto (np. Tokio) 165
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Dyspersja gazu  czynniki meteorologiczne
prędkość i kierunek wiatru (klasy Pasquilla)
pionowy gradient prędkości wiatru (profil wiatru)
turbulencje atmosferyczne
ciśnienie atmosferyczne
temperatura powietrza
pionowy gradient temperatury
zachmurzenie
wilgotność powietrza
opady
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Dyspersja gazu  czynniki meteorologiczne
Profil wiatru
nisko nad ziemiÄ… tarcie spowalnia
szybkość wiatru
im wyżej nad ziemią, tym
szybkość wiatru większa
na kilkuset metrach nad ziemiÄ…
szybkość wiatru osiąga maximum
zo - długość szorstkości
p
z1
ëÅ‚ öÅ‚
u(z1) = u(z)Å"
ìÅ‚ ÷Å‚
z
íÅ‚ Å‚Å‚
gdzie:
u (z1)  prędkość wiatru na wysokości z1,
(z)  prędkość wiatru na wysokości standardowej (z=10m),
p  wykładnik zależny od klasy stabilności i szorstkości
z0
podłoża
prędkość wiatru (m/s)
Wysoko
ść
nad ziemi
Ä…
(m)
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Dyspersja gazu - stabilność atmosfery
- s
A  klasa wybitnie niestablina;
B  klasa niestablina;
C  słabo niestabilna (lekko chwiejna);
D  klasa obojętna (stan neutralny);
E  klasa słabo stabilna (stała);
F  klasa stabilna.
prędkość
wiatru
[m/s] na
małe
wysokości
umiarko- duże zachmurzenie zachm
silne słabe
10 m
wane >4/8 urzenie
<3/8
* inwersja
< 2 A A - B B
* konwekcja
2 - 3 A - B B C E F
3 - 4 B B - C C D E
* izotermia
4 - 6 C C - D D D D
> 6 C D D D D
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Modele dyspersji
Główną klasyfikacją modeli dyspersji jest ich podział ze
względu na gęstość powstającego obłoku względem powietrza
atmosferycznego.
Trzy podstawowe typy modeli:
1. model transportu obłoków pasywnych  o gęstościach
z
mniejszych lub w przybliżeniu równych gęstości powietrza;
x
y
2. model transportu obłoków ciężkich (gazów ciężkich)
o gęstościach większych niż gęstość powietrza;
(x, -y, z)
3. model UDM.
(x, -y, 0)
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Modele dyspersji
model Gaussa
model UDM
model gazów ciężkich
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Scenariusz zdarzenia awaryjnego
Wypływ
Ciecz Gaz
Dwufazowy
Rozlewisko
Odparowanie
Strumień
Pożar
powierzchniowy
Pożar
strumieniowy
Dym
toksyczny
Obłok
Pożar
błyskawiczny
Skażenie rzek i wód
podziemnych
Wybuch
Skażenie
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Efekty fizyczne awarii
Pożar promieniowanie cieplne
Wybuch fala nadciśnienia
odłamki
promieniowanie cieplne
Wyciek dyspersja substancji niebezpiecznej
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Skutki awarii
" dla człowieka
" dla środowiska
" dla infrastruktury
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Skutki awarii
" wielkość efektów fizycznych
" odległość od awarii
" czas ekspozycji
Efekt domina
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
SCENARIUSZ 1
Awaria cysterny samochodowej przewożącej 2
tony amoniaku
Typ awarii: całkowite rozerwanie płaszcza
zbiornika
Ilość substancji:2 t
Warunki meteorologiczne;
Prędkość wiatru: 2 m/s
Temperatura powietrza: 25 oC
Dzień
Konwekcja
Stężenie obliczeniowe: 14 mg/m3 (NDS)
Rezultaty obliczeń:
Długość chmury: 1 928 m (z = 0 m)
Szerokość chmury: 410 m (z = 0 m)
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
SCENARIUSZ 2
Awaria cysterny samochodowej przewożącej
2 tony amoniaku
Typ awarii: wyciek substancji
Ilość substancji: 100 kg
Warunki meteorologiczne;
Prędkość wiatru: 2 m/s
Temperatura powietrza: 25 oC
Dzień
Konwekcja
Stężenie obliczeniowe: 14 mg/m3 (NDS)
Rezultaty obliczeń:
Długość chmury: 690 m (z = 0 m)
Szerokość chmury: 155 m (z = 0 m)
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
SCENARIUSZ 3
Awaria cysterny samochodowej przewożącej 18 m3 LPG
Awaria 1
Typ awarii: pożar Fireball
Ilość substancji uczestniczącej w awarii: 3 700,00 kg
50 100 200 300 400 500 m
Stopnie poparzeń ludzi
Rezultaty obliczeń:
Wysokość fireball a nad ziemią: 39,13 m
Åšrednica fireball a: 78,26 m
Czas trwania fireball a: 11,09 s
50 100 200 300 400 500 m
Strefy obrażeń ludzi
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
Zdolność zapalenia się materiałów
Materiał Odległość, m Strumień cieplny, kW/m2
Papier, ciemny 112.0 19.97
Deski sosnowe 39.1 173.68
Deski, pomalowane na biało 39.1 161.29
Deski, pomalowane na czarno 89.8 30.56
Skóra, brązowa 39.1 82.48
Materiał tapicerski, brązowy 39.1 82.48
Muślin 96.0 27.12
Papier gazetowy 136.8 12.81
Materiał żaglowy 89.8 30.56
Siano 112.0 19.97
SÅ‚oma 112.0 19.97
Sukno grube 39.1 82.48
Materiał wiskozowy, czarny 177.8 6.65
Zasłony okienne, zielone 89.8 30.56
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
SCENARIUSZ 3
Awaria cysterny samochodowej przewożącej 18 m3 LPG
Awaria 2
Typ awarii: wybuch BLEVE
Ilość substancji uczestniczącej w awarii: 9 360 kg
50 100 200 300 400 500 m
Zniszczenia budynków
Rezultaty obliczeń:
Ekwiwalent TNT: 56,99 kg
Wielkość Kolor Odległość od
nadciśnienia, kPa izobary epicentrum, m
25 19
10 42
5 68
Strefy obrażeń ludzi
Zapobieganie pożarom i awariom
Scenariusze awaryjne
SCENARIUSZ 3
Awaria cysterny samochodowej przewożącej 18 m3 LPG
Awaria 3
Typ awarii: UVCE (wybuch chmury gazowej)
Ilość substancji uczestniczącej w awarii: 950,0 kg
Rezultaty obliczeń:
50 100 200 300 400 500 m
Ekwiwalent TNT: 20 348,82kg
Zniszczenia budynków
Wielkość Kolor Odległość od
nadciśnienia, kPa izobary epicentrum, m
25 110
10 212
5 408
Strefy obrażeń ludzi