بخشی از مقاله
چکیده
شناسایی و توصیف مخاطرات، اولین اقدام لازم قبل از عملیاتی شدن یک فعالیت اجرایی یا توسعهاي است که با برخورداري از تیمی مجرب و با تخصصهاي مختلف بهداشت، ایمنی و محیطزیست صورت می گیرد. پس از آن که خطر شناسایی شد لازم است آثار و پیامدهاي آن مشخص شوند. پیامدهاي یک حادثه، با توجه بهشدت اثر، فاصلهاي که اثر در آن فاصله حس میشود، مشخص میشوند. مروري بر حوادث به وجود آمده در نقاط مختلف دنیا نشان میدهد که بسیاري از آنها قابل پیشبینی بودهاند، مشروط بر آن که دستکم تحلیلهاي مهندسی ایمنی نظیر تشخیص سامانهاي خطر و ارزیابی پیامد و ریسک در تأسیسات به موقع انجام میشده است.
در این مطالعه با استفاده از فاصله هاي بدست آمده ي تحت تأثیر آتش استخري در اثر پارگی خطوط لوله نفت در منطقه اي خاص با نرم افزار PHAST، دیاگرام هایی بر حسب قطر، فشار و فاصله ایمن ارائه شد که به وسیله آن بتوان شعاع تحت تأثیر آتش استخري در خطوط لوله نفت را در هنگام بروز شرایط اضطراري با درجه اطمینان بالا جهت استفاده در تصمیمات ایمنی و امداد و نجات، تخمین زد.
کلمات کلیدي: ارزیابی پیامد، مدل سازي، آتش استخري، محیط زیست، نرم افزار .PHAST
مقدمه
کاهش خسارات ناشی از حوادث یکی از مهمترین چالشهایی است که امروزه در صنایع فرآیندي مطرح است. امروزه یکی از روشهایی که به این منظور مورد استفاده قرار میگیرند، ارزیابی پیامد نام دارد. به کمک این روش، پیامدهاي گوناگون ناشی از یک حادثه که میتواند سبب تلفات و یا صدمات جسمی و مالی شود ارزیابی میگردد. هر سناریو میتواند داراي چندین پیامد - آثار ناشی از پخش مواد سمی، آتش و انفجار - باشد که این پیامدها از طریق مدلهاي ارائه شده براي رهایش و پخش مواد در محیط و مدلهاي آتش و انفجار تعیین میشوند.
آثار ناشی از انتشار مواد سمی به صورت توزیع غلظت مواد در نقاط مختلف، آثار ناشی از آتش به صورت توزیع شدت تشعشع و آثار ناشی از انفجار به صورت توزیع موج انفجار تعیین میشود انتقال مواد شیمیایی با استفاده از خطوط لوله یکی از کمخطرترین، سریعترین و ارزانترین روشهاي انتقال مواد شیمیایی است ولی با این وجود گسترش حمل و نقل مواد شیمیایی با استفاده از خط لوله سبب افزایش آمار حوادث در طی سالهاي گذشته گردیده است؛ لذا آگاهی از پیامدهاي حوادث خطوط لوله انتقال نفت بسیار مهم بوده و نقش بسیار با اهمیتی در مقابله با حوادث در شرایط اضطراري را می تواند بازي کند .
جمهوري اسلامی ایران هماکنون داراي طولانیترین شبکه خط لوله نفت و گاز در منطقه خاورمیانه میباشد. شبکه خطوط لوله نفت و گاز بهعنوان شاهرگهاي حیاتی صنعت نفت، بخش مهمی از مجموعه تأسیسات نفتی میباشد که به عنوان حلقه ارتباطی بین تأسیسات و همچنین یکی از راههاي مناسب انتقال فرآوردههاي نفتی در فرآیند تولید میباشد. در سالهاي اخیر توسعه شهرها، روستاها و پیشروي ساختوسازها به سمت دالانهاي عبوري خطوط لوله و حریم چاههاي نفت و تأسیسات کارخانههاي نفت و گاز مشکلات عملیاتی عدیدهاي ایجاد نموده است که عدم آگاهی عمومی در خصوص شرایط خاص عملیاتی و مخاطرات ناشی از آن را میتوان بهعنوان یکی از دلایل تعرض به تأسیسات خطوط لوله نفت برشمرد.
نوع سیال و فشار بالاي درون خطوط لوله حاکی از پتانسیل بالقوه این سیالات و خطرآفرینی آنها میباشد. از مهمترین و رایجترین حوادث ناگواري که در واحدهاي صنعتی، ساختمانهاي عمومی و اماکن پرتردد باعث به خطر انداختن جان انسانها میگردند، پدیدههاي آتش است. به علت عدم امکان تخلیه سریع واحدهاي بزرگ و حجم زیاد مواد قابل اشتعالی که در چنین واحدهایی بهطورمعمول موجود است، آتش میتواند باعث ایجاد خسارات مالی و جانی زیادي گردد. آتش انواع گوناگونی دارد که عبارتند از آتش ناگهانی1، آتش فورانی2، آتش استخري3 و آتش کروي[3] 4 که در این مطالعه آتش استخري مورد بررسی قرار می گیرد.
در اثر رهایش محتویات مایع اشتعالپذیر از یک دستگاه در محیط ممکن است در اطراف منبع رهایش، حوضچهاي از آن مایع ایجاد گردد که به تدریج شروع به تبخیر میکند. در صورتی که بخارات ناشی از این حوضچه به منبع جرقهاي برسند مشتعل شده و باعث ایجاد حوضچهاي از مایع در حال اشتعال میگردد. این نوع آتش را آتش استخري میگویند. پیامدهاي ناشی از آتش استخري بر اساس میزان گرماي تابشی ناشی از آن ارزیابی میگردد. به این منظور یکی از مهمترین مراحل مدلسازي آتش استخري تعیین هندسه شعله - ارتفاع و قطر شعله - میباشد. شعله آتش استخري در زمان سوختن به صورت استوانهاي و یا کروي شکل بوده و جهت سوختن آن رو به بالاست.
شدت آتش استخري به میزان شکلگیري بخار جهت ایجاد سوخت و اکسیژن رسانی به آتش بستگی دارد. هرچه مایع فرارتر و دماي محیط - به ویژه در سطح زمین - بیشتر باشد، میزان تشکیل بخار - میزان سوخت رسانی - بیشتر میشود. از طرفی با افزایش قطر حوضچه، اکسیژن مؤثر کمتري به آتش رسیده و در نتیجه حریقی با شدت تابش کمتر و دود بیشتر وجود خواهد داشت. وزش باد و جریان هواي بیشتر نیز موجب اکسیژن رسانی بیشتر و در نتیجه شعله ور شدن بیشتر حریق میگردد که افزایش شدت گرماي تابشی را به دنبال خواهد داشت.
در ارزیابی اثرات آتش استخري،معمولاً شعله به شکل استوانهاي با محور عمودي، داراي قطري معادل متوسط حوضچه و ارتفاعی معادل دو برابر این قطر فرض میشود. در عمل، شعله یک آتش استخري عظیم به شکل مخروط در میآید. چون جریان هواي ورودي از مرکز جایگزین جریان هوایی میشود که به صورت همرفت از بالا خارج میشود، حداکثر ارتفاع شعله مخروطی شکل، میتواند از دو برابر قطر حوضچه بزرگتر باشد .
حبیب پور و همکارانش در مطالعهاي تحت عنوان ارزیابی کمی ریسک در یک خط لوله انتقال نفت خام با به کارگیري نرمافزار به بررسی سطح ریسک ناشی از پارگی خط لوله نفت خام پرداختهاند. در این مطالعه، خط لوله نفت خام از یک منطقه روستایی عبور می کرد که شعاع ناحیه با ریسک فردي بالا 400 متر و منحنی ریسک جمعی در ناحیه ریسک بالا قرار گرفته است .[2] میراج و همکارانش در مطالعهاي با ارائه یک مدل کاربردي جهت ارزیابی ریسک خطوط لوله نفت و گاز به شناسایی و ارزیابی مخاطرات خطوط لوله و ارائه راهکارهاي اصلاحی پیشگیري از وقوع حوادث پرداختهاند.
داداش زاده و همکارانش در مطالعهاي تحت عنوان مدلسازي پیامدهاي ناشی از آتش و انفجار، به بررسی پیامدهاي ناشی از آتش فورانی و آتش استخري پرداخته اند. از نتایج این مطالعه میتوان در جهت تعیین حریم ایمنی و ارائه اقدامات حفاظتی و کنترلی مناسب استفاده نمود . ریگاس و اسکلونوس 5 در مطالعهاي تحت عنوان تخمین فاصله ایمن جهت خطوط لوله گاز به بررسی پیامدهاي نشت از خطوط گاز در یونان پرداخته اند. در این مطالعه، با استفاده از حریم ایمنی به دست آمده از آتش فورانی خطوط لوله گاز مختلف، نمودارهایی ارائه گردیده است که بتوان با توجه به پارامترهاي قطر لوله، فشار لوله، سرعت باد و میزان تابش خورشید فاصله ایمن را پیش بینی نمود.
مطالعاتی جهت ارزیابی پیامد آتش استخري در خطوط لوله نفت انجام شده است ولی به دلیل اینکه فقط بخشی از خطوط لوله موجود در یک ناحیه صنعتی مورد ارزیابی قرار گرفته و نیز به علت وقتگیر بودن فرآیند بررسی و تجزیه و تحلیل شعاع فواصل تحت تأثیر ناشی از تشعشع آتش استخري در هنگام بروز شرایط اضطراري و یا عدم دانش ارزیابی پیامد، اغلب نیروهاي امداد و نجات بدون بررسی هاي لازم و به صورت شتاب زده وارد ناحیه تحت تأثیر این نوع از آتش ها شده که ممکن است خود نیز دچار سانحه شوند، بنابراین هدف از این پژوهش، ارائه روشی کلی براي تعیین حریم ایمنی خطوط لوله نفت با استفاده از اطلاعات بدست آمده از نتایج بررسی خطوط لوله نفت منتخب در یک منطقه خاص در بدترین حالت یعنی پارگی کامل خط لوله، و نیز کاهش زمان مورد نیاز بررسی خطوط لوله حادثه دیده و استفاده از نتایج آن جهت تمامی خطوط لوله نفت موجود در آن منطقه در هنگام بروز شرایط اضطراري می باشد.
انتخاب سناریو
با توجه به ارزیابی و تخمین بدترین حالت ممکن، سناریوهاي انتخابی جهت انجام مطالعات آنالیز پیامد براي آتش استخري بر اساس سختگیرانه ترین حالت یعنی پارگی خط لوله در نظر گرفته شده است. قابل ذکر است با توجه به اینکه خطوط لوله در نظر گرفته شده داراي نفت شیرین بوده و در فضاي باز قرار دارند لذا سناریو انتشار مواد سمی و انفجار غیرمحتمل است. در مورد خطوط لوله نفت، براي پارگی کامل فرض شده است که بعد از 60 ثانیه شیرهاي اتوماتیک قطع جریان1 عمل کرده و جریان را قطع میکنند. همچنین فرض میشود خطوط لوله 24 ساعت در روز و 365 روز در سال در سرویس میباشند.
شرایط آب و هوایی و پارامترهاي محیطی
در انجام مدل سازي ها،معمولاً شرایط آب و هوایی براي یک دورهي یکساله مدنظر می باشد. با توجه به بررسی سرعت وزش باد در مقاطع مختلف سال در شهر اهواز و استفاده از معیار پاسکوییل شرایط آب و هوایی 2F، 3E، 5D و 8C انتخاب میشود که بتوانند تمام شرایط آب و هوایی ممکن را جهت انجام مطالعات آنالیز پیامد تحت پوشش قرار دهند. سرعت باد استفاده شده براي انجام محاسبات و مطابق با کلاسهاي پایداري جوي معرفی شده، میباشد.
دیگر پارامترهاي کلیدي شرایط آب و هوایی عبارتند از فشار محیط برابر 1 اتمسفر، شار تشعشعی خورشید برابر 1 کیلو وات بر متر مربع در شرایط آب و هوایی طبقهي 5D و 8C و در شرایط آب و هوایی طبقهي 2F و 3E برابر صفر کیلو وات بر متر مربع میباشد.
معیار سنجش آثار ناشی از آتش استخري
سطوح در نظر گرفته شده براي تشعشع آتش استخري عبارتند از:این میزان تشعشع در صورتی که زمان کافی براي دوري کردن از آن وجود نداشته باشد 20 - ثانیه - ، می تواند به عنوان آستانه درد شدید در نظر گرفته شود و متناظر با مدت زمان اعمال آن می تواند عوارض شدید پوستی به دنبال داشته باشد بهگونهاي که یک دقیقه قرار گرفتن در معرض آن حتی می تواند منجر به سوختگی از نوع درجه دوم شوداین. میزان تشعشع معمولاً سبب آسیب رسیدن به تجهیزات دیگر نشده و تنها ممکن است سبب وارد آمدن خسارات بر وسایل شیشهاي و پلاستیکی موجود گردد.
