Яковлев В.В. Экологическая безопасность, оценка риска

Подождите немного. Документ загружается.

211

Рис. 11.1. Изменение стоимости перевозки сырой нефти в зависимо-

сти от дедвейта танкера.

Танкеры – нефтевозы принадлежат к классу самых больших транс-

портных судов. Например, в середине семидесятых годов прошлого века

строились супертанкеры дедвейтом до 550 000 тонн. Такие танкеры имели

длину примерно 400 м, ширину – 63 м, высоту борта – 35 м, осадку – 28,5

м. Главные двигатели подобных

супертанкеров имеют по две паровые тур-

бины мощностью более 25000 кВт. Малые и средние танкеры обычно обо-

рудуются дизельными энергетическими установками. Основные характе-

ристики нефтеналивных танкеров представлены в табл. 11.1.

Типовое размещение грузовых танков нефтеналивных танкеров по-

казано на рис. 11.2.

Вследствие большого влияния на коммерцию осадки танкеров, опре-

деляющую возможность захода в

мелководные порты, в последнее время

приоритет отдается строительству танкеров водоизмещением

100000…150000 т, которые имеют осадку 12…14 м.

Таблица 11.1.

Основные характеристики современных супертанкеров [52].

Танкер Место

постройки

Дед-

вейт,

Макс.

длина,

Макс.

шири-

на, м

Осадка

в грузу,

Выс.

борта,

Тиискери Финляндия 114 430 274 39 14.1 20.5

Крым Россия 150 500 295.2 45 17.0 25.4

Мобил пегасус Япония 211 600 326 48.2 18.4 19.33

Фабиан Норвегия 285 700 348 51.8 22.14 28.4

Артега Испания 326 585 347 53.3 24.83 32

Глобин Токио Япония 483 600 378.8 62 28.2 36

Батиллус Франция 554 000 414.2 63 28.6 35.9

Примером судна с повышенными требованиями по безопасности

транспортировки нефтепродуктов может служить танкер «Landsort»

(Швеция), который имеет водоизмещение 165646 т, длину 274 м, ширину

48 м, осадку 17 м. Танкер спущен на воду в июне 1991 г. «Landsort» —

первый двухкорпусный нефтяной танкер, построенный в соответствии с

новыми нормами безопасности для этого типа кораблей. Он имеет специ-

фическую

конструкцию, позволяющую перевозить сырую нефть и нефте-

продукты большого удельного веса в девяти грузовых цистернах полной

ширины. Объем транспортируемого груза достигает 172850 м

, а 2,5-

метровое межкорпусное пространство занимают пять пар воднобалласт-

ных цистерн. Главный двигатель развивает мощность 21000 л. с. Руль

«Landsort» — самый большой в мире. Его полная площадь составляет

58 м

, диаметр винта танкера равен высоте трехэтажного дома.

212

Рис. 11.2. Варианты конструкционных схем грузового района танкера

дедвейтом 300 000 т, удовлетворяющих требованиям Конвенции 1973 г., ка-

сающимся деления на отсеки и количества изолированного балласта.

а - стандартное деление; б - двойные борта, груз располагается только в цен-

тральных танках; в - двойное дно по всему району грузовых танков; г - сочетание двой-

ного дна и двойных бортов. МО - машинное отделение танкера.

Для супертанкеров применяются выдвинутые в море, на достаточные

глубины специальные устройства для загрузки нефти и нефтепродуктов.

Типовое решение загрузочной проблемы танкеров с большой осадкой

представлено на рис. 11.3.

Одной из важнейших проблем при транспортировке нефти и нефте-

продуктов морским транспортом является обеспечение безопасности экс-

плуатации танкеров в части предотвращения взрывов и

пожаров.

Танкер, предназначенный для перевозки грузов первой категории с

температурой вспышки ниже 28°С, к которым относится и сырая нефть,

представляет собой объект повышенной опасности, особенно при балласт-

ном переходе, когда атмосфера в порожних грузовых танках взрывоопасна.

Аварии, связанные с пожарами и взрывами танкеров, как правило, уносят

213

человеческие жизни и вызывают чрезвычайные ситуации с большим мате-

риальным ущербом.

Количество аварий с разливом нефти за 5 лет приведены в табл. 11.2.

Таблица 11.2.

Количество аварий с танкерами, с разливами нефтепродуктов.

Причина В портах В откры-

том море

Аварии с повреждением корпуса судна 234 80

Балластировочные и дебалластировочные опера-

ции

534 37

Погрузочно-разгрузочные работы 2120 141

Зачистка танков 60 10

Бункеровка 404 23

Откачка трюмных вод 95 13

Перекачка нефтепродуктов 95 11

Прочие причины 208 27

Итого 3750 342

Эксплуатация танкера включает три основных этапа, на каждом из

которых возможно возникновение аварийной ситуации с возгоранием или

взрывом нефтепродуктов (табл. 11.3).

Таблица 11.3.

Распределение пожаров между этапами эксплуатации танкеров.

Этап эксплуатации танкера Число пожаров, %

Погрузочно-разгрузочные работы

65.5

Переход танкера в грузу 27.3

Балластный переход 7.2

Опасность погрузочно-разгрузочных работ связана с возможным

разливом нефтепродуктов вследствие разрыва шлангов, перелива нефте-

продукта, наличием взрывоопасной концентрации паров внутри танка тан-

кера в течение длительного времени, загазованности пространства грузо-

вой палубы и служебных помещений танкера, например, машинного отде-

ления.

В соответствии с «Пособием по оценке опасности, связанной с воз-

можными авариями при производстве, хранении, использовании и транс-

портировке больших количеств пожароопасных, взрывоопасных и токсич-

ных веществ» вероятность аварии на один судозаход оценивается величи-

ной 10

-5

… 10

-7

214

Рис. 11.3. Швартовка крупнотоннажного танкера у выносного буйко-

вого устройства.

1 - швартовные концы; 2 - грузовой шланг; 3 - подводные шланги; 4 -

якоря или сваи; 5 - соединительное устройство; 6 - трубопровод к берегу; 7

— якорный канат; 8 — распределительное устройство; 9 - якорный вертлюг.

Как известно, если концентрация паров нефтепродукта находится

между нижним концентрационным пределом воспламенения (НКПВ) и

верхним концентрационным пределом воспламенения (ВКПВ), то воспла-

менение паров или взрыв возможны от достаточно слабого стороннего ис-

точника энергии, вплоть до искры от обувных гвоздей, искрения механиз-

мов танкера, разряда статического электричества и т.д.

Наибольшая

опасность образования взрывоопасных смесей внутри

танкера возникает в период разгрузочных операций, когда при понижении

уровня жидкости в танк засасывается воздух и перемешивается с парами

нефтепродукта.

215

В качестве примера может быть рассмотрена авария на супертанкере

«Бетельжез», когда во время перекачки нефти из танкера произошли один

за другим два взрыва. Судно превратилось в пылающий факел с языками

пламени высотой до 200 м.

Поскольку пары нефтепродуктов тяжелее воздуха, они способны рас-

текаться по помещениям танкера, по местности (при стоянке

танкера у

пирса) и воспламеняться на больших площадях. Существенную роль при

этом играют метеоусловия. При скорости ветра более 5 м/с образование

взрывоопасных смесей в воздухе практически невозможно. При скорости

ветра менее 1 м/с не наблюдалось рассеяния или перемещения облака па-

ров нефтепродуктов.

Во время перехода танкера морем наибольшая опасность связана с

нарушением герметичности танков вследствие судовых аварий (столкно-

вения с различными препятствиями, с судами, льдинами, посадка на мель,

подрывы на минах). По данным «Интернет» только в восточной части Бал-

тийского моря во время первой и второй мировых войн было поставлено

66 000 морских мин, из которых к началу 1999 года вытралено и уничто-

жено

менее 6000.

Примером аварийной ситуации может служить происшествие 27 сен-

тября 2001 года на акватории Азовского моря (Таганрогский залив, 13,5 км

к юго-западу от Кривой косы и 28 км к северо-западу от пункта Ейск) про-

изошло столкновение танкера «Волгонефть-138» (ОАО «Волготанкер») с

теплоходом «Лилия» (ООО «Мармара-Дон Шиппинг»). Танкер получил

повреждения корпуса в

районе 75-го шпангоута размером 3,5×2,5м. После

заводки 2-х пластырей на пробоину разлив нефти за борт был прекращен.

Жертв нет. Масса попавшей в море нефти оценивается в 5 тонн. Ширина

нефтяного пятна - 300 метров, длинна - 3000 метров. Пятно разбилось на

ряд участков. На месте аварии работал морской нефтесборщик из Таганро-

га. Для приема собранной

нефти прибыл теплоход «Сборщик». Для пере-

качки нефти с теплохода «Волгонефть-138» прибыл теплоход «Волго-

нефть-108».

Мировой опыт эксплуатации крупнотоннажных танкеров показыва-

ет, что рост размеров грузовых танков сопровождается переходом на ста-

ционарные системы их мойки, которые используют высокоэнергетический

напор грузовых насосов. При этом существенно возрастает взрывоопас-

ность.

В процессе исследований

были изучены основные причины возгора-

ний:

• паровая система обогрева,

• искрение от удара падающих предметов,

• компрессионное возгорание от сильного сжатия "газовых мешков"

под напором струи моющей воды,

• разряды статического электричества.

216

Рассматривались также возможности накопления статического элек-

тричества, наводимого радиочастотами передающих устройств и радиоло-

кационных станций, а также влияние ориентации судна и его местонахож-

дения на возникновение электрических разрядов.

После длительных и тщательных исследований, сопровождавшихся

большим числом маломасштабных и натурных экспериментов, было уста-

новлено, что наиболее вероятным источником возгорания газовоздушной

смеси в

грузовом танке танкера является разряд статического электричест-

ва.

Проведенные опыты показали, что при применении высоконапорно-

го моечного оборудования в результате распыления водяных струй образу-

ется туман, который может иметь электрический заряд с достаточно высо-

ким потенциалом. Известно, что кроме образования искр с энергией, дос-

таточной для возгорания газовой смеси в

танке, необходимо еще и наличие

атмосферы с соответствующим содержанием кислорода и паров углеводо-

родов. В связи с чем работа по повышению взрывобезопасности танкеров

может проводиться по двум направлениям:

• создание в грузовых танках атмосферы, неспособной к возгоранию;

• исключение возможности образования искр с высокой энергией, вы-

зывающей воспламенение газовой смеси.

Механизм образования электрического заряда в танках, накопление

заряда, распределение электричества по корпусу танка, создание условий

для разряда, возгорание смеси настолько сложен, что до сих пор представ-

ляет собой одну из нерешенных проблем. Тем не менее, ряд проведенных

экспериментов показал

, что при наличии тумана, состоящего из заряжен-

ных частиц, опускание туда изолированного от корпуса проводника может

привести к образованию искр, обладающих достаточной энергией для вос-

пламенения газовоздушной смеси.

Экспериментально было подтверждено предположение, что ком-

пактные массы воды ("водяные ядра"), летящие в пространстве грузового

танка и не сообщающиеся с его корпусом,

можно отнести к категории изо-

лированных электропроводящих предметов.

С точки зрения образования электростатических разрядов кроме

операции мойки танков значительную опасность представляют также по-

грузочно-разгрузочные операции, при которых нефть перемещается по

трубопроводам танкера с большой скоростью. Особую опасность пред-

ставляет собой разрыв швартовых тросов из синтетических материалов.

Для защиты от статического

электричества используется комплекс

конструктивных мероприятий и правил эксплуатации. К конструктивным

мероприятиям относятся устройства для заземления, отводящие электро-

статические заряды и выравнивающие потенциалы между металлическими

конструкциями танкера, а также между корпусом судна и причальными

устройствами. Эксплуатационные защитные мероприятия направлены на

217

предотвращение опасности при проведении погрузочно-разгрузочных ра-

бот, мойки танков и швартовых операций.

В практике эксплуатации танкеров нормальный режим рабочего цик-

ла системы безопасности начинается с нейтрализации газовоздушного

пространства чистых грузовых танков, для чего они продуваются инерт-

ными газами до тех пор, пока содержание кислорода в атмосфере танков

не уменьшится до

2…5%. После этого в танках устанавливается избыточ-

ное давление около 6.9 кПа. В таком состоянии, с танками, заполненными

инертным газом, танкер прибывает к месту погрузки. Во время приема

нефти или нефтепродуктов груз вытесняет инертный газ, который удаляет-

ся в атмосферу через газоотводную систему танкера (рис. 11.4).

К концу погрузки над уровнем груза остается "

подушка" инертного

газа с избыточным давлением, определяемым настройкой газовыпускного

клапана газоотводной системы. Это давление должно быть не менее 6.9

кПа.

Тем не менее, необходимо учитывать, что даже при внедрении всех

известных мероприятий по снижению зарядов статического электричества

невозможно полностью исключить вероятность возникновения условий

образования искр с интенсивностью, достаточной для воспламенения

взрывоопасной атмосферы

Рис. 11.4. Схема газовой обвязки резервуаров и транспортной емко-

сти.

1 — резервуар; 2 — огневые предохранители; 3 — задвижки; 4 — дыхательные

клапаны; 5 — газгольдер; 6 — нефтеналивное судно; 7 — насосы; 8 — задвижки для

спуска конденсата.

Статистика аварий нефтеналивных судов показывает, что посадки на

мель характерны для малых и средних танкеров, обслуживающих относи-

тельно мелководные порты, и весьма редки среди крупнотоннажных тан-

218

керов, которые обрабатываются либо на специально оборудованных глу-

боководных причалах в портах либо на выносных глубоководных прича-

лах (рис. 11.3).

Наиболее распространенный вид аварий крупнотоннажных танкеров

- это повреждение бортов при столкновениях либо навалах. Наличие двой-

ного дна в этом случае не дает преимуществ. Однако масштабы последст-

вий при посадках крупнотоннажных танкеров

на мель являются намного

более значительными, чем при других видах аварий.

Наиболее распространенной аварией с танкерами, при которой воз-

никают чрезвычайные ситуации с разливом нефти (нефтепродуктов), счи-

тается посадка танкера на рифы (камни) и разлом судна штормовым вол-

нением моря.

При расчете гипотетического вылива нефти в таких ситуациях при-

нимается следующая

величина предполагаемого повреждения судна [6]:

• продольная протяженность пробоины ≈ 14.5 м;

• поперечная протяженность пробоины ≈ 11.5 м;

• вертикальная протяженность пробоины ≈ 5 м.

Принятие такой модели предопределяет рассмотрение так называе-

мого "залпового" или мгновенного сброса в море определенного объема

нефти или нефтепродуктов.

Для Балтийского моря характеры, например, следующие параметры

аварийности морского

транспорта.

Посадка на мель с выливом нефтепродуктов равна 25 случаям, при-

ходящимся на 100 000 рейсов, число столкновений – 5 на 1 000 000 рейсов.

В среднем на Балтике происходит 30 аварий на 100 000 рейсов. На

подходе к порту – 10 аварий, в открытом море – 3.

В целом считается, что риск потери или разрушения танкера равен

1⋅10

– 6

для танкеров с одинарным корпусом, для танкеров с двойным кор-

пусом эта величина в 8 раз меньше.

Практически 75% пробоин в корпусе танкера расположены выше ва-

терлинии. Если авария происходит с танкером – газовозом, то в случае

пробоины выше ватерлинии происходит существенное загрязнение воз-

душной среды и формируется взрывоопасное облако газовоздушной смеси.

При

пробитии корпуса танкера-газовоза ниже ватерлинии, поступающая в

грузовой танк вода замерзает и выход газовоздушной смеси в атмосферу,

как правило, прекращается.

При моделировании аварийных ситуаций часто принимается, что

грузовой танк танкера имеет вместимость 1000 т газа или нефти (нефте-

продуктов).

11.1. Прогнозирование возможных разливов нефти и нефтепро-

дуктов в зоне ответственности администрации

Санкт-Петербурга [25].

219

Оперативная зона ответственности.

Оперативной зоной ответственности Администрации Санкт-

Петербурга при ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов является

акватория (за исключением зоны ответственности МАП СПб) внутри гра-

ницы, проходящей:

• в восточной части Финского залива - по линии, соединяющей точки с

координатами Ш=59° 56,'2 N; Д= 29° 40,'4 Е (прибрежная производст-

венная база защитных сооружений Санкт-Петербурга от наводнений),

Ш=60° 01,'6 N; Д= 29° 26,'0 Е (Санкт-Петербургский приемный буй-

граница акватории порта Санкт-Петербург), Ш=60° 10,'4 N; Д= 29°

27,’5 Е (устье реки Приветной, левый берег).

• по реке Нева - по линии, соединяющей правый берег реки - жилой го-

родок "Красный Октябрь" (северо-восточнее пос. Новосаратовка) с

осевой линией реки; далее по осевой линии до устья Черной Речки (в

районе пос. Ивановское) и далее по линии, соединяющей осевую ли-

нию с левым берегом.

• по другим водотокам и водоемам региона в пределах административ-

ной границе города и области.

Внутри оперативной зоны ответственности Администрации Санкт-

Петербурга на акватории Невской Губы и Финского залива находится опе-

ративная зона ответственности Морской Администрации Порта Санкт-

Петербурга (МАП СПб). В зону ответственности МАП СПб, согласно Ли-

цензии на водопользование ЛОД

00013 ЦМТБК, входит акватория общей

площадью 40,6 км

Граница акватории и территории порта СПб проходит:

• по нижней кромке моста Лейтенанта Шмидта, правому берегу реки

Большой Невы до начала Петровского канала, ведущего в Гребной

порт (Галерную гавань), включая акваторию пассажирской гавани Ва-

сильевского о-ва.

• далее по линии буев, ограждающих Синефлагскую отмель, и левосто-

ронним буям Корабельного фарватера до светящего буя левой сторо-

ны (начало фарватера).

• отсюда граница следует на оконечность Северной дамбы закрытой

части С-Петербургского морского канала - 132 пикет, вдоль левосто-

ронних буев открытой части СПбМК до буя №24, отсюда на буй №23

и далее вдоль правосторонних буев открытой части СПбМК до 132-го

пикета.

• далее граница проходит на расстоянии 427 м вдоль берега Южной

дамбы закрытой части СПбМК до Золотых ворот и далее в 427 м от

южной кромки главной автодороги Угольного мола до контрольной

проходной производственного перегрузочного комплекса №8.

220

• далее граница следует на южную оконечность о-ва Гладкий (устье

р.Екатерингофки), охватывая Большую и Малую Турухтанные гавани,

бассейны, и гавани завода "Северная верфь" и ПО "Кировский завод".

• от Южной оконечности о-ва Гладкий граница проходит по линии при-

чалов и береговых участков Лесного порта до КП у причала №42.

• отсюда граница следует на КП "Динабургские ворота", "Главные во-

рота", "Гапсальские ворота" до начала причала №1 и далее вдоль ле-

вого берега р.Большой Невы до нижней кромки моста Лейтенанта

Шмидта.

• кроме того, в операционную зону МАП СПб включаются фарватеры

Морского канала (до Приемного буя), Корабельный фарватер, Пет-

ровский фарватер, Лахтинский канал, фарватер Северной трассы, Си-

доровский канал, Ломоносовский фарватер, Горский фарватер, а так-

же акватория якорной стоянки 5А.

• в зону действия Плана включаются также действующие филиалы пор-

та СПб - порты Кронштадт и Ломоносов, а также порт-пункт Горская.

Основные источники загрязнения нефтепродуктами зоны от-

ветственности Администрации СПб.

В результате деятельности человека нефтепродукты на водную по-

верхность в районе портовых городов могут попасть следующими основ-

ными путями:

- из

грузовых танков в случае их повреждения при авариях, столкнове-

ниях и посадке на мель танкеров, перевозящих нефтепродукты вод-

ным путем.

- при организации и проведении перевалки нефтепродуктов с танкеров-

привозчиков через танкера-накопители на танкера-отвозчики на неф-

тебазах и рейдовых терминалах (аварии топливоприемного оборудо-

вания и переливы).

- при выливах

топлива и нефтесодержащих вод из танков, поврежден-

ных при авариях, столкновениях и посадках на мель судов всех типов,

а также при проведении обработки и обслуживании этих судов на

причалах и портовых сооружениях.

- из выпусков промышленных предприятий, имеющих старые нефте-

хранилища и коммуникации, при которых имеет место постоянная

утечка нефтепродуктов,

а также при авариях этих коммуникаций и

сооружений.

- минуя нефтеловушки, через ливневую канализацию с предприятий и

организаций по роду своей деятельности использующих каким либо

образом горюче-смазочные материалы и автотранспорт.

Основными потенциальными источниками нефтяных загрязнений в

зоне ответственности Администрации СПб являются суда, аварии, столк-

новения и посадки на мель которых

возможны при следовании их вверх и