Przykład analizy ryzyka instalacji rozładunku chloru - MANHAZ
Przykład analizy ryzyka instalacji rozładunku chloru - MANHAZ
Przykład analizy ryzyka instalacji rozładunku chloru - MANHAZ
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>Przykład</strong> <strong>analizy</strong> <strong>ryzyka</strong> <strong>instalacji</strong> <strong>rozładunku</strong> <strong>chloru</strong> 353<br />
Rozdział X<br />
PRZYKŁAD ANALIZY RYZYKA INSTALACJI ROZŁADUNKU<br />
CHLORU<br />
Spis treści<br />
1. WSTĘP....................................................................................................................................................... 354<br />
2. OPIS INSTALACJI .................................................................................................................................. 354<br />
3. IDENTYFIKACJA ŹRÓDEŁ ZAGROŻEŃ.......................................................................................... 355<br />
4. OPIS POTENCJALNYCH SCENARIUSZY AWARYJNYCH........................................................... 355<br />
5. OBLICZANIE CZĘSTOTLIWOŚCI SCENARIUSZY AWARYJNYCH......................................... 356<br />
6. OBLICZANIE SKUTKÓW ..................................................................................................................... 356<br />
6.1 OBLICZENIA WIELKOŚCI UWOLNIEŃ..................................................................................................... 356<br />
6.2 OBLICZENIA DYSPERSJI........................................................................................................................ 358<br />
6.3 OBLICZENIA SKUTKÓW DLA CZŁOWIEKA ............................................................................................. 359<br />
7. OBLICZANIE RYZYKA......................................................................................................................... 359<br />
7.1. OBLICZANIE RYZYKA INDYWIDUALNEGO ............................................................................................ 360<br />
7.2. OBLICZANIE RYZYKA GRUPOWEGO (SPOŁECZNEGO)............................................................................ 361<br />
7.3. ŚREDNI WSKAŹNIK ŚMIERTELNOŚCI ROD............................................................................................ 361<br />
7.4. ZASTĘPCZY INDEKS KOSZTÓW SPOŁECZNYCH...................................................................................... 362<br />
7.5. ŚREDNIE RYZYKO INDYWIDUALNE IRAV .............................................................................................. 362<br />
7.6. WSPÓŁCZYNNIK WYPADKÓW ŚMIERTELNYCH (FAR) .......................................................................... 362<br />
Poradnik metod ocen <strong>ryzyka</strong> związanego z niebezpiecznymi instalacjami procesowymi
354 <strong>Przykład</strong> <strong>analizy</strong> <strong>ryzyka</strong> <strong>instalacji</strong> <strong>rozładunku</strong> <strong>chloru</strong><br />
1. Wstęp<br />
Poniższy rozdział daje przykład opisu prostej <strong>instalacji</strong> przeładunkowej <strong>chloru</strong> i <strong>analizy</strong> <strong>ryzyka</strong> tej <strong>instalacji</strong> na<br />
potrzeby raportu bezpieczeństwa tej <strong>instalacji</strong>. Pominięto przy tym omówienie wyboru i charakterystyk<br />
poszczególnych etapów takiej <strong>analizy</strong> ze względu na obszerność tematu z tym związane. Szczegóły<br />
zastosowanych metodyk analiz można znaleźć we wcześniejszych rozdziałach niniejszego poradnika.<br />
2. Opis <strong>instalacji</strong><br />
Instalacja składa się z następujących elementów:<br />
• Zbiorniki zasilające ciekłego <strong>chloru</strong> są umiejscowione na wadzę;<br />
• Przetaczanie ciekłego <strong>chloru</strong> odbywa się z wykorzystaniem ciśnienia gazowego azotu;<br />
• Rurociągi ciekłego <strong>chloru</strong> i par są połączone z użyciem stalowych przewodów giętkich łączonych<br />
złączem gwintowym;<br />
• Zbiorniki magazynowe posiadają zawory nadmiarowe;<br />
• Załadunek cysterny jest poprzedzony ważeniem cysterny i jej uziemieniem;<br />
• Jedna cysterna może zostać załadowana 50 tonami ciekłego <strong>chloru</strong>;<br />
• Cysterna przewozi chlor w warunkach podwyższonego ciśnienia w temperaturze otoczenia;<br />
• Zawory załadowcze mogą być zamykane zdalnie;<br />
• Chlor jest przechowywany w warunkach:<br />
o T = 18 ° C<br />
o P = 6,3 bar<br />
Rys 1. Schemat <strong>instalacji</strong> załadowczej <strong>chloru</strong><br />
• Na liniach ciekłego <strong>chloru</strong> znajdują się zawory odcinające;<br />
• Linie gazowe są zabezpieczone poprzez zawory zwrotne.<br />
Rys. 2.1. Schemat <strong>instalacji</strong> <strong>rozładunku</strong> <strong>chloru</strong><br />
Funkcje <strong>instalacji</strong><br />
Instalacja służy do dystrybucji ciekłego <strong>chloru</strong> z wykorzystaniem cystern kolejowych.<br />
Stany eksploatacyjne <strong>instalacji</strong><br />
Wyróżnione są dwa stany eksploatacyjne <strong>instalacji</strong>:<br />
• załadunek cystern z chlorem,<br />
• postój <strong>instalacji</strong>.<br />
Opis najbliższego otoczenia <strong>instalacji</strong><br />
W odległości 100 m od <strong>instalacji</strong> w kierunku wschodnim znajduje się teren zamieszkały o wymiarach 400 na<br />
400 m zamieszkały przez 400 osób rozmieszczonych równomiernie na całym obszarze.<br />
Poradnik metod ocen <strong>ryzyka</strong> związanego z niebezpiecznymi instalacjami procesowymi
Warunki pogodowe przyjęte dla potrzeb <strong>analizy</strong><br />
Przyjęto średnie warunki pogodowe:<br />
Klasa stabilności atmosfery “D”<br />
Szybkość wiatru 4 m/s<br />
Procedura załadunku ciekłym chlorem cysterny kolejowej<br />
<strong>Przykład</strong> <strong>analizy</strong> <strong>ryzyka</strong> <strong>instalacji</strong> <strong>rozładunku</strong> <strong>chloru</strong> 355<br />
Cysterna kolejowa Ciśnieniowy zbiornik <strong>chloru</strong><br />
Pusta cysterna przybywa do <strong>instalacji</strong><br />
Postój na bocznicy<br />
Przesunięta do odpowiedniego miejsca dla wentylacji i<br />
sprawdzenia<br />
Ważenie cysterny<br />
Przesunięta na miejsce załadunku Ciekły chlor przesyłany do zbiornika zasilającego<br />
Załadunek ciekłego <strong>chloru</strong> do cysterny Użycie poduszki azotowej do przetoczenia <strong>chloru</strong> do<br />
cysterny<br />
Ważenie cysterny Wentylacja zbiornika zasilającego<br />
Przetoczenie na bocznice<br />
Wysyłka pełnej cysterny<br />
3. Identyfikacja źródeł zagrożeń<br />
Potencjalne zagrożenia dla <strong>instalacji</strong> załadunkowej <strong>chloru</strong> były identyfikowane z wykorzystaniem następujących<br />
narzędzi i danych:<br />
1. oceny inżynierskiej,<br />
2. danych historycznych,<br />
3. sformalizowane techniki identyfikacji źródeł zagrożenia HAZOP, FMEA,<br />
4. danych katalogowych dotyczących niezawodności poszczególnych urządzeń.<br />
Przeprowadzona analiza HAZOP pozwoliła na wyodrębnienie trzech reprezentacyjnych potencjalnych zdarzeń<br />
wypadkowych:<br />
1. mały wypływ ciekłego <strong>chloru</strong><br />
2. mały wypływ gazowego <strong>chloru</strong><br />
3. duży wypływ gazowego <strong>chloru</strong><br />
4. Opis potencjalnych scenariuszy awaryjnych<br />
Scenariusz 1.<br />
- Mały wypływ ciekłego <strong>chloru</strong> przez otwór o średnicy zastępczej 12 mm.<br />
- Czas trwania wypływu – 10 min.<br />
- Przyczyny:<br />
- nieszczelności zaworu,<br />
- uderzeniowe przerwanie rurociągu z ciekłym chlorem,<br />
- nieszczelności przewodów giętkich.<br />
Scenariusz 2<br />
- Mały wyciek gazowego <strong>chloru</strong> przez otwór o średnicy zastępczej 12 mm.<br />
- Czas trwania wycieku 10 min.<br />
- Przyczyny:<br />
- uderzeniowa nieszczelność rurociągu gazowego <strong>chloru</strong>,<br />
- nieszczelność zaworu,<br />
- nieszczelność zaworu nadmiarowego,<br />
- nieszczelność przewodów giętkich.<br />
Scenariusz 3<br />
- Duży wyciek gazowego <strong>chloru</strong><br />
- Czas trwania wycieku oszacowano na 60 min (czas potrzebny do przybycia służb ratowniczych w celu<br />
zatrzymania wycieku)<br />
- Przyczyny:<br />
- pożar zewnętrzny powodujący otwarcie zaworu nadmiarowy.<br />
Poradnik metod ocen <strong>ryzyka</strong> związanego z niebezpiecznymi instalacjami procesowymi
356 <strong>Przykład</strong> <strong>analizy</strong> <strong>ryzyka</strong> <strong>instalacji</strong> <strong>rozładunku</strong> <strong>chloru</strong><br />
5. Obliczanie częstotliwości scenariuszy awaryjnych<br />
Opierając się na danych historycznych dotyczących podobnych urządzeń pracujących w zbliżonych warunkach<br />
(ciśnienia, temperatury, korozji, wibracji itp.) uzyskano następujące wartości częstotliwości występowania<br />
uszkodzeń.<br />
Opis uszkodzenia Uśredniona częstotliwość występowania<br />
Nieszczelność zaworu<br />
uszkodzeń (uszkodzenia / rok)<br />
1 * 10<br />
Nieszczelność przewodu giętkiego<br />
Uszkodzenie udarowe rurociągu<br />
Nieszczelność zaworu nadmiarowego w czasie pracy<br />
przy ciśnieniu pracy<br />
–5<br />
5 * 10 –4<br />
1 * 10 –5<br />
1 * 10 –4<br />
Korzystają z podanych danych można oszacować częstotliwość występowania pierwszych dwóch zdarzeń<br />
wypadkowych jako sumę częstotliwości występowania uszkodzeń poszczególnych elementów (urządzeń)<br />
korzystając ze wzoru:<br />
gdzie:<br />
F jest częstotliwością scenariusza awaryjnego<br />
n<br />
F ∑ =<br />
=<br />
i 1<br />
ni jest ilością urządzeń i<br />
fi jest częstotliwością występowania uszkodzenia urządzenia i<br />
Obliczając częstotliwość dla scenariusza 1 uzyskujemy:<br />
ilość zaworów - 7<br />
ilość przewodów giętkich 1<br />
ilość rurociągów 1<br />
Częstotliwość występowania scenariusza awaryjnego 1 wynosi 5,8 * 10 –4 / rok<br />
Obliczając częstotliwość dla scenariusza 2 uzyskujemy:<br />
ilość zaworów – 5<br />
ilość przewodów giętkich – 1<br />
ilość rurociągów – 1<br />
Częstotliwość występowania scenariusza awaryjnego 2 wynosi 6,6 * 10 –3 / rok<br />
Oszacowanie częstotliwości występowania scenariusza awaryjnego 3 musi być wykonane z wykorzystaniem<br />
<strong>analizy</strong> Drzewa Błędów.<br />
Analiza Drzewa Błędów dla scenariusza 3 pozwoliła na oszacowanie częstotliwości na poziomie 3 * 10 –6 /rok.<br />
6. Obliczanie skutków<br />
Przeprowadzona analiza zagrożeń pozwoliła na wyodrębnienie trzech zdarzeń wypadkowych<br />
- scenariusz 1 – uwolnienie cieczy z otworu o średnicy zastępczej 12 mm<br />
- scenariusz 2 – uwolnienie par z otworu o średnicy zastępczej 12 mm<br />
- scenariusz 3 – uwolnienie par na skutek pożaru zewnętrznego poprzez zawór nadmiarowy<br />
Dla poszczególnych zdarzeń, korzystając z odpowiednich modeli fizycznych wykonano obliczenia maksymalnej<br />
odległości występowania stężenia niebezpiecznego <strong>chloru</strong>.<br />
6.1 Obliczenia wielkości uwolnień<br />
Każde z omówionych powyżej zdarzeń wypadkowych wymaga przeprowadzenia obliczeń wielkości wypływu z<br />
wykorzystaniem innych modeli fizycznych wypływu.<br />
Scenariusz 1<br />
Wypływ ciekłego <strong>chloru</strong> jest spowodowany przez ciśnienie gazowego azotu wynoszące 1 bar.<br />
Korzystając z równania Bernuliego możemy oszacować szybkość uwolnienia w kg / s<br />
Q<br />
l<br />
ni<br />
f<br />
i<br />
1<br />
2<br />
( P − P ) ⎞<br />
⎛ 2 a<br />
= Cd<br />
Aρ⎜<br />
+ 2gh⎟<br />
⎝ ρ ⎠<br />
Poradnik metod ocen <strong>ryzyka</strong> związanego z niebezpiecznymi instalacjami procesowymi<br />
,<br />
,<br />
(5.1)<br />
(6.1)
gdzie:<br />
QL - wielkość wypływu w kg / s<br />
Cd – współczynnik wypływu dla cieczy wynosi 0,61<br />
A – pole powierzchni otworu o średnicy 12 mm ( 1,13 * 10 –4 m 2<br />
ρ - gęstość <strong>chloru</strong> 1420 kg / m 3<br />
P – ciśnienie wyższe = 6,3 * 10 5 N / m 2<br />
Pa – ciśnienie atmosferyczne 1,0 * 10 5 N / m 2<br />
h – wysokość słupa cieczy = 0 m<br />
g – przyspieszenie ziemskie 9,8 m / s 2<br />
<strong>Przykład</strong> <strong>analizy</strong> <strong>ryzyka</strong> <strong>instalacji</strong> <strong>rozładunku</strong> <strong>chloru</strong> 357<br />
Wykonując obliczenia uzyskujemy wartość wielkości wypływu = 2,67 kg/s<br />
Ciekły chlor wypływający przez otwór ulega gwałtownemu odparowaniu. Należy obliczyć używając poniższego<br />
wzoru wielkość frakcji gwałtownego parowania.<br />
gdzie:<br />
Fv - wielkość frakcji gwałtownego parowania<br />
F<br />
v<br />
= C<br />
⎛<br />
⎜<br />
T − T<br />
⎜<br />
⎝ H fg<br />
Cp - współczynnik przenikania ciepła (T + Tb)/2 = 0.950 kj/kg°C<br />
T - temperatura otoczenia = 18 °C<br />
Tb – temperatura końcowa = temperaturze parowania = -34 °C<br />
Hfg – ciepło parowania w temperaturze Tb = 285 kJ/kg<br />
Wykonując podstawienie do wzoru otrzymujemy wartość 0,17<br />
Dla scenariusza awaryjnego 1 obserwujemy następujące zjawiska fizyczne:<br />
- tworzenie się aerozolu<br />
- praktycznie część aerozolu = frakcji gwałtownego parowania<br />
- 34 % uwolnienia jest w postaci chmury<br />
- 66 % uwolnienia opada jako opad wtórny<br />
- szybkie parowanie powierzchniowe<br />
- krótkie trwanie wypływu, 10 min daje uwolnienie 1500 kg <strong>chloru</strong><br />
- przyjmuje się, że nastąpi całkowite odparowanie ciekłego <strong>chloru</strong>.<br />
Poradnik metod ocen <strong>ryzyka</strong> związanego z niebezpiecznymi instalacjami procesowymi<br />
p<br />
b<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
, (6.2)<br />
Scenariusz 2<br />
Uwolnienie gazowe różni się znacznie od uwolnienia cieczy. Aby stwierdzić czy wypływ gazu jest pod<br />
dźwiękowy czy odbywa się z szybkością dźwięku należy poznać wartość ciśnienia krytycznego dla danego gazu.<br />
Jeżeli iloraz ciśnienia <strong>instalacji</strong> gazowej a ciśnienia atmosferycznego jest większy od ciśnienia krytycznego<br />
wypływ gazu będzie limitowany przez szybkość dźwięku<br />
Obliczenie ciśnienia krytycznego można wykonać posługując się wzorem:<br />
gdzie:<br />
Pkryt – wielkość ciśnienia krytycznego<br />
γ - pojemność cieplna (=1,32 dla <strong>chloru</strong>)<br />
γ /( γ −1)<br />
⎛ γ + 1⎞<br />
P = ⎜ ⎟ , (6.3)<br />
kryt<br />
⎝ 2 ⎠<br />
Podstawiając do wzoru uzyskujemy wartości:<br />
- ciśnienie krytyczne = 1,84<br />
- iloraz ciśnienia <strong>instalacji</strong> przez ciśnienie atmosferyczne = 6,3<br />
- wypływ jest limitowany szybkością dźwięku.<br />
Dla wypływu limitowanego prędkością dźwięku szybkość wypływu można obliczyć korzystając z wzoru:<br />
gdzie:<br />
Qv – wielkość szybkości uwolnienia gazu<br />
Cd – współczynnik wypływu dla gazu = 1<br />
⎡⎛<br />
γm<br />
⎞⎛<br />
2 ⎞<br />
Qv = Cd<br />
AP⎢⎜<br />
⎟⎜<br />
⎟<br />
⎢ 1<br />
⎣⎝<br />
RT ⎠⎝<br />
γ + ⎠<br />
( γ + 1)<br />
/( γ −1)<br />
⎤<br />
⎥<br />
⎥⎦<br />
1/<br />
2<br />
, (6.4)
358 <strong>Przykład</strong> <strong>analizy</strong> <strong>ryzyka</strong> <strong>instalacji</strong> <strong>rozładunku</strong> <strong>chloru</strong><br />
A pole powierzchni otworu o średnicy 12 mm = 1,13 * 10 -4 m 2<br />
P – ciśnienie wewnątrz <strong>instalacji</strong> gazowej = 6,3 N/m 3<br />
γ - pojemność cieplna (=1,32 dla <strong>chloru</strong>)<br />
m – masa molowa <strong>chloru</strong> 71 kg/kmol<br />
R – stała gazowa = 8310 J/kg mol K<br />
T – temperatura zewnętrzna = 291 K<br />
Podstawiając powyższe wartości otrzymujemy wielkość wypływu gazowego <strong>chloru</strong> w wysokości 0,26 kg/s<br />
Scenariusz 3<br />
Dla scenariusza 3 wywołanego przez pożar zewnętrzny należy w pierwszej kolejności określić całkowitą ilość<br />
ciepła otrzymaną przez zbiornik. Można to wykonać korzystając z wzoru:<br />
gdzie:<br />
q in =<br />
34, 5FA<br />
0,<br />
82<br />
qin – całkowita ilość ciepła zaabsorbowana przez zbiornik<br />
F – współczynnik izolacji cieplnej = 0,3 dla tego typu zbiorników<br />
A – pole powierzchni zbiornika = 650 ft 2<br />
Korzystając z wzoru:<br />
Q = q / h<br />
gdzie:<br />
Qrv – szybkość wypływu gazu w kg/s<br />
qin – całkowita ilość ciepła zaabsorbowana przez zbiornik<br />
hfg – ciepło parowania dla ciśnienia otwarcia zaworu nadmiarowego = 257 kJ/kg<br />
rv<br />
, (6.5)<br />
, (6.6)<br />
Podstawiając powyższe dane do wzoru uzyskujemy wartość szybkości uwolnienia gazowego <strong>chloru</strong> równą 2,4<br />
kg/s.<br />
6.2 Obliczenia dyspersji<br />
Dyspersja chmury gazowego <strong>chloru</strong><br />
Dyspersja gazowego <strong>chloru</strong> w atmosferze będzie powolna i jest zależna od wiatru. Dla potrzeb tej <strong>analizy</strong><br />
wykorzystano model rozprzestrzeniania się chmury gazu neutralnego Pasquilla Gifforda Gaussiana. Model ten<br />
jest poprawny dla odległości od 100m do 10 km.<br />
Do obliczeń można wykorzystać wzór dla stałego podłoża o właściwościach nie absorbujących:<br />
gdzie:<br />
C – stężenie <strong>chloru</strong> (kg/m 3 )<br />
Q – szybkość uwolnienia,<br />
u – szybkość wiatru m/s,<br />
δ - współczynnik dyfuzji prostopadły i boczny,<br />
H – wysokość źródła,<br />
⎛ 2 ⎞⎡<br />
2<br />
2<br />
Q<br />
⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎤<br />
⎜<br />
− y<br />
⎟<br />
− ( z − H ) − ( z + H ) , (6.6)<br />
C = ⎢ ⎜<br />
⎟ +<br />
⎜<br />
⎟<br />
xyz<br />
exp exp<br />
exp<br />
⎜ 2 ⎟<br />
2<br />
2 ⎥<br />
2πσ yσ<br />
zu<br />
⎝ 2σ<br />
y ⎠⎢⎣<br />
⎝ 2σ<br />
z ⎠ ⎝ 2σ<br />
z ⎠⎥⎦<br />
x – długość chmury (m),<br />
y – szerokość chmury (m),<br />
z – wysokość chmury (m).<br />
Po przekształceniu wzoru przy założeniach że: h=0; z=0; y=0 i konwersji stężenia na wartości ppm otrzymujemy<br />
następujący wzór pozwalający na wyznaczenia stężenia <strong>chloru</strong>:<br />
gdzie:<br />
C<br />
xyz<br />
Q<br />
=<br />
πσ σ u<br />
y<br />
Poradnik metod ocen <strong>ryzyka</strong> związanego z niebezpiecznymi instalacjami procesowymi<br />
z<br />
in<br />
RT<br />
MP<br />
fg<br />
6<br />
× 10<br />
,<br />
(6.7)
C – stężenie <strong>chloru</strong> w ppm.<br />
Korzystając z następujących danych:<br />
Q1 =2,7 kg/s (scenariusz 1)<br />
Q2 =0,26 kg/s (scenariusz 2)<br />
Q3 =2,4 kg/s (scenariusz 3)<br />
T= 18 °C = 291 K<br />
u= 4 m/s<br />
M=71 kg/kmol<br />
P=1*10 5 N/m 2 (1 atmosfera)<br />
Otrzymujemy następujące wartości stężenia w funkcji odległości od źródła:<br />
Scenariusz 1<br />
Wypływ cieczy<br />
(2,7 kg/s)<br />
<strong>Przykład</strong> <strong>analizy</strong> <strong>ryzyka</strong> <strong>instalacji</strong> <strong>rozładunku</strong> <strong>chloru</strong> 359<br />
Scenariusz 2<br />
Wypływ gazu<br />
(0,26 kg/s)<br />
Scenariusz 3<br />
Wypływ z zaworu nadmiarowego<br />
(2,4 kg/s)<br />
X (m) C (ppm) X (m) C (ppm) X (m) C (ppm)<br />
100<br />
200<br />
230<br />
250<br />
300<br />
2000<br />
550<br />
430<br />
370<br />
270<br />
50<br />
64<br />
100<br />
Odległość od źródła w kierunku wiatru nie charakteryzuje całkowicie chmury par.<br />
Dla potrzeb tego przykładu przyjęto założenie że chmura gazowa rozprzestrzenia się w kształcie klina o kącie<br />
rozwarcia 15 °.<br />
6.3 Obliczenia skutków dla człowieka<br />
Przed wykonaniem <strong>analizy</strong> dyspersji chmury gazowej należy określić interesujące nas stężenia niebezpieczne<br />
<strong>chloru</strong>. Korzystając z wzoru na funkcję probit, określającą prawdopodobieństwo śmierci w funkcji stężenia i<br />
czasu narażenia, określaną empirycznie, można wyznaczyć stężenia dla którego 50 % populacji narażonej w<br />
czasie t ulegnie zatruciu śmiertelnemu (LC50).<br />
690<br />
430<br />
190<br />
100<br />
150<br />
200<br />
250<br />
300<br />
360<br />
400<br />
1700<br />
830<br />
490<br />
330<br />
240<br />
175<br />
145<br />
Pr = -8,29 + 0,92 ln(C 2 t), (6.8)<br />
gdzie:<br />
Pr - wartość funkcji probit,<br />
C – stężenie <strong>chloru</strong> w ppm,<br />
t – czas ekspozycji w min.<br />
Dla wartości Pr=5 otrzymujemy: dla scenariusza 1 i 2 (czas narażenia 10 min) – 430 ppm,<br />
dla scenariusza 3 (czas narażenia 60 min) – 175 ppm.<br />
7. Obliczanie <strong>ryzyka</strong><br />
Oszacowanie <strong>ryzyka</strong> wypadku śmiertelnego dla <strong>instalacji</strong> załadunkowej <strong>chloru</strong> jest oparte na następujących<br />
założeniach:<br />
Określono trzy prawdopodobne scenariusze awaryjne:<br />
Scenariusz 1<br />
Wypływ cieczy przez otwór o średnicy zastępczej 12 mm<br />
Szybkość wypływu 2,7 kg/s<br />
Czas trwania wypływu 10 min<br />
Wartość stężenia LC50 = 430 ppm<br />
Odległość dla której to stężenie zostanie osiągnięte = 230 m<br />
Kąt rozchodzenia się chmury w kierunku wiatru 15°<br />
Częstotliwość wystąpienia scenariusza 5,8 * 10 -4 /rok<br />
Poradnik metod ocen <strong>ryzyka</strong> związanego z niebezpiecznymi instalacjami procesowymi
360 <strong>Przykład</strong> <strong>analizy</strong> <strong>ryzyka</strong> <strong>instalacji</strong> <strong>rozładunku</strong> <strong>chloru</strong><br />
Scenariusz 2<br />
Wypływ pary przez otwór o średnicy zastępczej 12 mm<br />
Szybkość wypływu 0,26 kg/s<br />
Czas trwania wypływu 10 min<br />
Wartość stężenia LC50 = 430 ppm<br />
Odległość dla której to stężenie zostanie osiągnięte = 64 m<br />
Kąt rozchodzenia się chmury w kierunku wiatru 15°<br />
Częstotliwość wystąpienia scenariusza 6,6 * 10 -4 /rok<br />
Scenariusz 3<br />
Wypływ z zaworu nadmiarowego wywołany przez pożar zewnętrzny<br />
Szybkość wypływu 2,4 kg/s<br />
Czas trwania wypływu 60 min<br />
Wartość stężenia LC50 = 175 ppm<br />
Odległość dla której to stężenie zostanie osiągnięte = 360 m<br />
Kąt rozchodzenia się chmury w kierunku wiatru 15°<br />
Częstotliwość wystąpienia scenariusza 3,0 * 10 -6 /rok<br />
7.1.Obliczanie <strong>ryzyka</strong> indywidualnego<br />
Ryzyko indywidualne jest obliczane z wykorzystaniem poniższego wzoru:<br />
gdzie:<br />
IR<br />
( x,<br />
y)<br />
=<br />
n<br />
∑<br />
io=<br />
0<br />
( x,<br />
y)<br />
io<br />
IR(x,y) - całkowite ryzyko indywidualne w punkcie o współrzędnych (x,y)<br />
(x,y) - współrzędne punktu rozważanego<br />
n - ilość zdarzeń<br />
io - numer scenariusza<br />
IR(x,y)io - ryzyko indywidualne dla scenariusza io.<br />
Ryzyka scenariusza io można wyznaczyć za pomocą równania:<br />
gdzie:<br />
Poradnik metod ocen <strong>ryzyka</strong> związanego z niebezpiecznymi instalacjami procesowymi<br />
IR<br />
, (6.9)<br />
IR(x,y)io=fio P(x,y)io, (6.10)<br />
fio - częstotliwość występowania scenariusza io w kierunku /rok<br />
P(x,y)io - prawdopodobieństwo że skutkiem scenariusza io będzie wypadek śmiertelny.<br />
Dla potrzeb tej <strong>analizy</strong> prawdopodobieństwa scenariusza io można obliczyć z wzoru:<br />
gdzie:<br />
f<br />
io<br />
⎛ θ ⎞<br />
= f i ⎜ ⎟<br />
⎝ 360 ⎠ ,<br />
fio - częstotliwość występowania scenariusza io w kierunku /rok<br />
fi - częstotliwość występowania scenariusza i /rok<br />
θ - kΉt rozprzestrzeniania się chmury.<br />
(6.11)<br />
Prawdopodobieństwo wypadku śmiertelnego można przyjąć za równe 1 jeżeli stężenie <strong>chloru</strong> w chmurze jest<br />
wyższe niż wartość LC50.<br />
Najwyższy zasięg <strong>ryzyka</strong> będzie dla scenariusza 3 z powodu największego zasięgu chmury o stężeniu<br />
przekraczającym wartość LC50.<br />
Dla odległości 360 m od źródła, prawdopodobieństwo scenariusza 1 i 2 jest równe 0.<br />
Dlatego też wartość IR(360) = 1,2 * 10 -7 / rok;<br />
Dla odległości 230 m od źródła, prawdopodobieństwo scenariusza 2 jest równe 0.<br />
Dlatego też wartość IR(230) = 2,4 * 10 -5 / rok;<br />
Dla odległości od źródła = 64 mogą wystąpić wszystkie potencjalne scenariusze awaryjne.
<strong>Przykład</strong> <strong>analizy</strong> <strong>ryzyka</strong> <strong>instalacji</strong> <strong>rozładunku</strong> <strong>chloru</strong> 361<br />
Dlatego też wartość IR(64) = 5,2 * 10 -5 / rok;<br />
Uzyskując powyższe wartości możemy określić kontury <strong>ryzyka</strong> indywidualnego jako łuki o promieniu<br />
odpowiednio 360, 230 i 64 m od źródła uwolnienia.<br />
7.2.Obliczanie <strong>ryzyka</strong> grupowego (społecznego)<br />
Ryzyko grupowe jest obliczane inaczej niż ryzyko indywidualne. Punktem wyjściowym dla tych obliczeń jest<br />
liczba osób które poniosły śmierć w każdym poszczególnym wypadku, a nie prawdopodobieństwo poniesienia<br />
śmierci w danym konkretnym miejscu.<br />
W analizie tej wykorzystuje się dane dotyczące gęstości zaludnienia na danym terenie. I tak dla scenariusza 2<br />
wyciek <strong>chloru</strong> nie zagroziłby strefie zaludnionej. Dlatego też zdarzenie to może zostać pominięte w analizie<br />
<strong>ryzyka</strong> społecznego. Dla oceny liczby osób które mogą ulec działaniu wypadku należy poddać analizie pozostałe<br />
dwa scenariusza. Analiza skutków jest liczona dla każdego obszaru otoczonego obwiednią działania<br />
toksycznego. W przykładzie zastosowano metodę uproszczoną dla której kształt obwiedni jest klinem o kącie<br />
rozwarcia 15°. W rzeczywistości, model zastosowany do obliczeń Pasquila-Gifforda niemal zawsze uzyskuje<br />
kształt o obwiedni w przybliżeniu eliptycznej. Jednym z użytecznych sposobów określenia liczby ludzi którzy<br />
znajdą się w strefie oddziaływania scenariusza jest wykreślenie obwiedni dla poziomu śmiertelności 50%, którą<br />
nanosi się na mapę zaludnienia. Przyjmuje się że poziom śmiertelności 50% odpowiada średniemu poziomowi<br />
śmiertelności. Całkowita liczba osób które znajdą się w obszarze objętym obwiednią stanowi szacunkową liczbę<br />
przypadków śmiertelnych wynikającą ze skutków tego scenariusza działającego w połączeniu z niekorzystnym<br />
kierunkiem wiatru.<br />
Dla większości przypadków wystarczy użycie róży wiatrów opartej na 8 lub 12 punktach kompasu. Przyjmując<br />
że rozkład wiatrów jest równomierny, częstotliwość wystąpienia każdego kierunku wiatru w przypadku użycia 8<br />
punktowej róży wiatrów ma prawdopodobieństwa równe 0,125.<br />
Dla opracowania tablicy <strong>ryzyka</strong> społecznego należy w pierwszym rzędzie ustalić liczbę kierunków wiatru. Dla<br />
potrzeb tego opracowania przyjęto 8 kierunków wiatru.<br />
Każde ewentualne uwolnienie może mieć osiem możliwych skutków w zależności od konkretnego kierunku<br />
wiatru. W każdym przypadku należy wyrysować obwiednię obszaru objętego działaniem toksycznymi i<br />
oszacować liczbę przypadków śmiertelnych po naniesieniu obwiedni na mapę gęstości zaludnienia na tym<br />
obszarze. Liczbę tę otrzymujemy mnożąc powierzchnię objętą wspomnianą obwiednią przez gęstość zaludnienia<br />
(liczba osób na 100 m kw.)<br />
Dla scenariusza 3, wiatr zachodni spowoduje że chmura rozprzestrzeni się w kierunku wschodnim i klin<br />
mający szerokość 15° obejmie swym zasięgiem obszar zaludniony o powierzchni ok. 15 000 m 2 Przyjmując że<br />
gęstość zaludnienia na tym terenie wynosi 25 osób na wycinek siatki o rozmiarach 100m na 100m, otrzymamy<br />
wynik 38 wypadków śmiertelnych. Podobnie w przypadku wiatru południowo – zachodniego (SW) chmura<br />
rozejdzie się w kierunku północno – wschodnim i po wyrysowaniu obwiedni oszacowana liczba przypadków<br />
śmiertelnych wyniesie 20 osób. W przeliczeniu na jeden rok, częstotliwość każdego z wymienionych wypadków<br />
wyniesie 1/8 częstotliwości uwolnień czyli:<br />
0,125 3*10 -6 = 3,8 * 10 -7 /rok<br />
W tabeli poniższej przedstawiono ilość wypadków śmiertelnych dla poszczególnych scenariuszy (1 i 3) w<br />
zależności od kierunku wiatru.<br />
Numer scenariusza i kierunek wiatru Częstotliwość występowania zdarzeń<br />
wypadkowych<br />
1SW<br />
7,3* 10<br />
1W<br />
1NW<br />
3SW<br />
3W<br />
3NW<br />
inne<br />
-5<br />
7,3* 10 -5<br />
7,3* 10 -5<br />
3,8* 10 -7<br />
3,8* 10 -7<br />
3,8* 10 -7<br />
7.3.Średni wskaźnik śmiertelności ROD<br />
Oszacowana ilość wypadków<br />
śmiertelnych<br />
13<br />
14<br />
13<br />
20<br />
38<br />
20<br />
0<br />
Średni wskaźnik śmiertelności jest obliczany jako suma iloczynu ilości wypadków śmiertelnych danego<br />
scenariusza i częstotliwości występowania tego scenariusza, zgodnie z wzorem:<br />
gdzie:<br />
ROD - wskaźnik śmiertelności dla wszystkich zdarzeń wypadkowych<br />
RODio - wskaźnik śmiertelności dla scenariusza io<br />
Poradnik metod ocen <strong>ryzyka</strong> związanego z niebezpiecznymi instalacjami procesowymi
362 <strong>Przykład</strong> <strong>analizy</strong> <strong>ryzyka</strong> <strong>instalacji</strong> <strong>rozładunku</strong> <strong>chloru</strong><br />
fio – częstotliwość występowania scenariusza io<br />
Nio – ilość wypadków śmiertelnych dla scenariusza io<br />
7.4.Zastępczy indeks kosztów społecznych<br />
n<br />
ROD = ∑ ROD = ∑ f io × N<br />
io<br />
io=<br />
1<br />
io=<br />
1<br />
Indeks ten pozwala na określenie społecznego oddźwięku wypadków śmiertelnych.<br />
Można go obliczyć stosując równanie:<br />
gdzie:<br />
P - współczynnik niechęci do wypadków (>1)<br />
P =2 dla rządu Holandii.<br />
7.5.Średnie ryzyko indywidualne IRAV<br />
= IKS<br />
Poradnik metod ocen <strong>ryzyka</strong> związanego z niebezpiecznymi instalacjami procesowymi<br />
n<br />
∑<br />
io=<br />
1<br />
n<br />
P<br />
io io N f<br />
Średnie ryzyko indywidualne jest obliczane z wartości ROD według równania:<br />
Gdzie: PR – całkowita ilość osób zagrożonych wypadkiem ze skutkami śmiertelnymi.<br />
IR = ROD / P<br />
7.6.Współczynnik wypadków śmiertelnych (FAR)<br />
Współczynnik wypadków śmiertelnych FAR jest obliczany według wzoru:<br />
AV<br />
R<br />
8<br />
FAR = IRAV<br />
/ 10<br />
io<br />
(7.1)<br />
, (7.2)<br />
gdzie:<br />
wartość 10 8 jest całkowitym czasem narażenia (godziny) dla jednej osoby.<br />
Współczynnik ten jest często używany jako miara <strong>ryzyka</strong> dla osób zatrudnionych w danej <strong>instalacji</strong>.<br />
(7.3)<br />
(7.4)