بخشی از مقاله
چکیده:
در این پژوهش تحلیل ریسک و ارزیابی مخاطرات روی دستگاههای فانگی تولیدگاز فشرده طبیعی CNG مورد مطالعه قرار گرفت. نخست به طور کیفی مطالعه HAZOP خرابیهای منجر به نشت گاز CNG در دستگاه فشارساز خانگی شناسایی شدند. در گام بعد با استفاده از درختهای خطا، فرکانس رها شدن گاز CNG در ایستگاه محاسبه شد. در آخر به وسیله درختهای واقعه پیامدهای ناشی از نشت گاز CNG در یک فشارساز خانگی بررسی شد. ترکیب و تحلیل نتایج مراحل مختلف گویای آن است که مهمترین پیامدهای حاصل از نشتی گاز در یک سایت خانگی انفجار و آتشسوزی خواهد بود.نهایتا تدابیر لازم و تمهیدات ضروری برای ایجاد ایمنی لازم به اختصار پیشنهاد شد.
مقدمه:
با همان ایده اختراع موتورهای احتراق داخلی گازسوز کردن آنها همراه بوده است، به طوریکه هم مخترع موتور اشتعال از طریق جرقه، اتو - 1867 - و هم مخترع موتور اشتعال از طریق تراکم، رودلف دیزل - - 1893، از سوخت گاز به عنوان سوخت اصلی در موتورهای خود استفاده کردند.با این وصف هنوز امروزه تقریباً %18 از ناوگان حمل و نقل جهان، گاز طبیعی مصرف میکنند. روند استفاده از سوخت CNG علاوه بر ایران در کشورهایی چون ایتالیا، برزیل، پاکستان، هند، آمریکا، چین، ونزوئلا، مصر، کانادا، کلمبیا، آلمان و نیوزیلند نیز در حال گسترش میباشد این به دلیل ملاحظات زیست محیطی، کارایی تجهیزات، هزینه کمتر و سهولت دسترسی به گاز طبیعی، در زمینه گسترش استفاده از خودروهای با سوخت طبیعی طرحهای ملی بلند مدتی را در دستور کار خود دارند.
در حال حاضر حدود 2/2 میلیون خودرو سواری CNG و بالغ بر 5180 ایستگاه سوخترسانی CNG در دنیا وجود دارد که بیش از 700 هزار دستگاه از این خودروها در کشور آرژانتین - با شرایط نسبتاً نزدیک با شرایط اقتصاد و اجتماعی کشور ما - در حال تردد میباشد. 1]و[5 در ایران، برای اولین بار در سال 1356 طرح گازسوز کردن خودروها به صورت آزمایشی در شهر شیراز با تبدیل 1200 دستگاه سواری به مرحله اجرا درآمد. به همین منظور، دو ایستگاه سوختگیری CNG برای سرویس دهی به این خودروها احداث گردید. اما به دلیل وزن زیاد منبع سوخت و همچنین نیاز مداوم رانندگان به سوختگیری در طول روز این طرح با استقبال عمومی مواجه نشد و تقریباً مسکوت ماند.
پروژه گاز سوز نمودن خودروها پس از انقلاب از اوایل سال1370 در شهرداری تهران مطرح شد و به دنبال کارهای کارشناسی و تحقیقات مستمر، سرانجام استفاده از گاز مایع - LPG1 - در خودروها مورد تأیید قرار گرفت.[6] اما طرح استفاده از LPG نیز به دلیل مشکلات خاص خود چندان موفقیت آمیز نبود.با ادامه تحقیقات در سال 75 نهایتا حدود یکصد دستگاه اتوبوس شرکت واحد تهران مجهز به سیستم سوخت CNG شد.
دستگاه های فشارسازخانگی CNG
اما اگر بنا باشد که سیاست CNG سوز کردن خودروها در کشور یک رویکرد همه جانبه تلقی گردد, بایستی علاوه بر استفاده از جایگاههای سوخت رسانی سریع استفاده از سایتهای خانگی, به عنوان یک گزینه مناسب جهت استفاده در منازل و سازمانها و ادارات, مورد توجه واقع شود.این ایستگاهها بسیار کوچک بوده و به منظور سوخترسانی به خودروهای خصوصی و شخصی مورد استفاده قرار میگیرند و قابلیت استفاده در پارکینگ منازل یا ادارات را دارند.
این ایستگاهها به شبکه سراسری گاز شهری متصلند. از لحاظ تقسیم بندی زمانی در زمره ایستگاههای کند قرار میگیرند این سایتها که به سایتهای VRA2 نیز معروفند شامل یک کمپرسور کوچک، موتور الکتریکی تک فاز220 ولت، کنترل کنندهها وجبران کننده دما میباشند.خودرو از طریق یک شیلنگ انعطاف پذیر و نازل به VRA متصل شده و تا رسیدن به فشار مورد نظر عمل سوختدهی ادامه خواهد یافت. پس از اینکه فشار مخزن خودرو به فشار مورد نظر رسید،VRA به طور خودکار خاموش میشود. در برخی موارد ممکن است به منظور تسریع در عمل سوخت دهی از یک سری مخازن با حجم پایین در VRA استفاده گردد. فشار ورودی به VRA همان فشار گاز شهری و یا حتی ممکن است کمتر باشد.
اهمیت بررسی ایمنی و مطالعات تحلیل ریسک در دستگاههای فشارساز خانگی CNG اهمیت رویکرد به جنبههای ایمنی و ارزیابی قابلیت اعتماد و تحلیل ریسک در صنایع مختلف به خصوص پس از به وقوع پیوستن حوادث غم انگیز بوپال هند و چرنوبیل بعد تازهای در جهان به خود گرفت. متأسفانه در ایران مسأله ایمنی صنایع به طور جدی مورد توجه واقع نشده است. اغلب تعمیرات و تعویضها با دستورات شفاهی انجام میشوند و چیزی به طور کتبی ثبت نمیشود. با این حال در سالهای اخیر در هنگام بازسازی سیستمها توجه بیشتری به مسأله ایمنی آنها شده است.
اولین مسأله در بررسی ابعاد ایمنی سوخت CNG پرداختن به ویژگیهای سوخت گاز طبیعی است. گاز طبیعی مخلوطی است که عمدتاً از متان به همراه مقادیر کمی اتان، پروپان و بوتان تشکیل یافته است. وجود هیدروکربنهای سنگینتر - اتان، پروپان و بوتان - موجب کاهش عدد اکتان گاز طبیعی میشوند که در نتیجه باعث کاهش کیفیت عملکردی این سوخت در وسایط نقلیه گازسوز خواهد شد.[3] مقدار گاز متان در خطوط لوله گاز طبیعی کشورهای مختلف، متفاوت است. این مقدار بین %95-80 متغیر میباشد. بنابراین با توجه به اینکه میزان این هیدروکربنهای سنگین در مقایسه با متان بسیار کم است، میتوان ویژگیهای گاز متان را به عنوان خصوصیات فیزیکی گاز طبیعی در نظر گرفت.
نکته بسیار مهم در حین نشتی CNG این است که بلافاصله مخلوطی از گازطبیعی و هوا در اطراف محل نشتی شکل میگیردکه در محدوده اشتعالپذیری واقع میشوند. با توجه به اینکه گاز CNG در فشار حدود 250bar در مخازن ذخیره نگهداری میشوند، در هنگام نشتی تا حدود 200 برابر منبسط میشود. علاوه برمخاطره مربوط بهایجاد دمای کرایوژنیک ناشی از انبساط ناگهانی گاز، انرژی مورد نیاز جهت احتراق این مخلوط بسیار اندک - حدود0/3 mJ - است. بنابراین وجود نشتی CNG، به احتمال بسیار زیاد در اثر یک منبع احتراق سرگردان همچون یک جرقه الکتریکی کوچک محترق خواهد شد.
از طرفی نگهداری و سوختگیری خانگی این گاز در فشارهای بالا از یک سو و قرار گرفتن دستگاه های فشارساز خانگی در ساختمان های مسکونی و اداری شلوغ و پرتردد از سوی دیگر میتواند بسیار مخاطرهانگیز باشد. به همین دلیل یافتن و تحلیل قسمتهایی از دستگاه فشارسازCNG که پتانسیل نشتی در آنها وجود دارد، بسیار با اهمیت تلقی میشود. توصیف روش PRA در تحلیل ایمنی و برآورد مخاطره دستگاه فشارساز خانگی در مطالعات برآورد حطر باید به سؤالاتی پاسخ دهیم که هر کدام از آنها از سه جزء مهم تشکیل شدهاند.
الف - چه حادثه - حوادثی - ممکن است برای سیستم به وجود آید؟
ب - احتمال به وقوع پیوستن هر حادثه چقدر است؟
ج - پیامدهای به وقوع پیوستن هر حادثه برای سیستم و محیط اطراف آن چه میتواند باشد؟[4]
در این مقاله سعی شده است تا تحلیل ریسک حد الامکان در سطح دوم PRA انجام شود.منظور از سطوح ارزیابی ریسک به این شرح است:
سطح : 1 بررسی احتمال اینکه یکی از مخاطرات منجر به عدم عملکرد صحیح برای سیستم پیش بیاید. مثلاً احتمال اینکه حادثه رها شدن گاز CNG در ایستگاه رخ دهد.
سطح : 2 در این سطح علاوه بر تحلیلهایی که در سطح 1 انجام میشود، پیامدهایی که هر یک از این شرایط بحرانی برای سیستم ممکن است ایجاد کنند نیز مورد بررسی قرار میگیرند. مثلاً تعیین احتمال انفجار یا آتشسوزی در صورتیکه گاز CNG در ایستگاه رها شود.
سطح : 3 علاوه بر بررسیها انجام شده در سطوح 1 و2 احتمال اینکه پیامدهای به وجود آمده در سطح 2 بر روی زندگی انسانها و محیط اطراف تأثیر نامطلوب بگذارد مورد تحلیل قرار میگیرد. در اینجا سطح سوم PRA میتواند به صورت احتمال مرگ و میر انسانها در صورت وقوع انفجار و آتشسوزی ناشی از رها شدن گاز CNG تعریف شود.در فرآیند ارزیابی ریسک معمولاً میزان ریسک برآورده شده برای سیستم را با یک معیار قابل قبول مقایسه میکنند. این معیارها اغلب بر اساس تجربیات گذشته سیستمهای مشابه میباشد. به عنوان مثال حد قابل قبول ریسک فردی در خارج از سیستم در مرگ و میر انسانها کمتر از 10-6 بار در سال ذکر شده است.
با توجه به مطالب گفته شده بدون تردید میتوان گفت که نتایج حاصل از تحلیل ریسک باید طوری باشد که قابلیت قیاس با معیارهای موجود را داشته باشد. مهمترین مراحل در ارزیابی میزان ایمنی یک فشار ساز خانگی عبارتند از:
• مشخص کردن سناریوهایی که ممکن است منجر به وقوع حالات خرابی در یک فشارساز خانگی شود. جهت انجام این مرحله روش FMEA و یا فرآیندی مشابه در نظر گرفته می شود. این خرابی ها علاوه بر اینکه توابعی از ویژگیهای فشارساز و خوردوی سوخت گیری کننده می باشند، می توانند توابعی از خطاهای انسانی و یا استفاده نادرست از وسیله از وسیله توسط کاربر باشند.
• مرحله بعد استفاده از سناریوهای مشخص شده در قسمتهای قبلی به منظور به منظور تشکیل درختهای خطا می باشد. هر کدام از درختهای خطا منجر به وقوع واقعه رٔاسی همچون تخلیه گاز به داخل گاراژ سوخت گیری کننده می باشند.
