РУКОВОДСТВО ПО БЕЗОПАСНОСТИ "МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ АВАРИЙНЫХ ВЫБРОСОВ ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ"

УТВЕРЖДЕНО приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 2 ноября 2022 г. N 385

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Руководство по безопасности "Методика моделирования распространения аварийных выбросов опасных веществ" (далее - Руководство) разработано в целях содействия соблюдению требований федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств", утвержденных приказом Ростехнадзора от 15 декабря 2020 г. N 533 (зарегистрирован Минюстом России 25 декабря 2020 г., регистрационный N 61808), федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Общие требования к обоснованию безопасности опасного производственного объекта", утвержденных приказом Ростехнадзора от 15 июля 2013 г. N 306 (зарегистрирован Минюстом России 20 августа 2013 г., регистрационный N 29581), федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Правила безопасности химически опасных производственных объектов", утвержденных приказом Ростехнадзора от 7 декабря 2020 г. N 500 (зарегистрирован Минюстом России 22 декабря 2020 г., регистрационный N 61706), федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Правила безопасности при производстве, хранении, транспортировании и применении хлора", утвержденных приказом Ростехнадзора от 3 декабря 2020 г. N 486 (зарегистрирован Минюстом России 24 декабря 2020 г., регистрационный N 61776).

2. Руководство содержит рекомендации к расчетам зон аварийного распространения опасных веществ в атмосфере при оценке риска аварий для обеспечения требований промышленной безопасности при проектировании, строительстве, капитальном ремонте, техническом перевооружении, реконструкции, эксплуатации, консервации и ликвидации опасных производственных объектов (далее - ОПО), на которых возможны случаи выброса опасных веществ в атмосферу, а также при изготовлении, монтаже, наладке, обслуживании и ремонте технических устройств, применяемых на ОПО. Руководство не является нормативным правовым актом.

3. Организации, выполняющие расчеты зон распространения опасных веществ в атмосфере при авариях, могут использовать иные обоснованные способы и методы, чем те, которые указаны в Руководстве.

4. В Руководстве используются обозначения и сокращения, термины и определения, приведенные в приложениях N 1 и N 2 к Руководству.

5. Руководство рекомендуется использовать для расчета выбросов газообразных или жидких опасных веществ в однофазном или двухфазном состоянии с плотностью большей, чем плотность воздуха при соответствующих условиях.

II. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ, ДОПУЩЕНИЯ И УСЛОВИЯ ВЫБРОСА ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ

6. Расчеты распространения опасных веществ в атмосфере, приведенные в Руководстве, основаны на модели рассеяния "тяжелого" газа. Основными особенностями образования "тяжелого" газа являются: соотношение плотности газообразного опасного вещества и плотности воздуха более 1, низкая температура, наличие аэрозолей, а в данном документе под "тяжелым" газом понимается смесь воздуха, газовой фазы и капель опасного вещества, плотность которой выше плотности окружающего воздуха. При этом, если соотношение плотности газообразного опасного вещества и плотности воздуха соответствует или меньше 1, то такие опасные вещества относят к "легким" или "нейтральным" газам.

7. Модель распространения в атмосфере "тяжелого" газа учитывает следующие процессы:

а) распространение длительного струевого выброса в атмосфере из круглого отверстия разрушения, эквивалентного по площади реальному отверстию разрушения; при этом если для моделирования рассеяния достаточно рассмотрения только струевого участка, то допускается расчет струевого выброса не только отрицательной плавучести ("тяжелый" газ), но и "легких" и "нейтральных" газов;

б) движение облака (в т.ч. осевшего на поверхность земли) с учетом изменения скорости ветра по высоте;

в) гравитационное растекание облака;

г) рассеяние облака в вертикальном направлении за счет атмосферной турбулентности (подмешивание воздуха в облако);

д) рассеяние облака в горизонтальном направлении за счет подмешивания воздуха в облако, происходящего как за счет атмосферной турбулентности, так и за счет гравитационного растекания;

е) нагрев или охлаждение облака за счет подмешивания воздуха;

ж) фазовые переходы опасного вещества в облаке ("газ-жидкость" и "жидкость-газ");

з) теплообмен облака с подстилающей поверхностью.

8. В Руководстве приняты следующие допущения:

а) газообразное опасное вещество считается идеальным газом, свойства которого не зависят от температуры;

б) жидкое опасное вещество считается несжимаемой жидкостью, свойства которой не зависят от температуры;

в) гравитационное растекание облака опасного вещества учитывается с помощью эмпирической зависимости;

г) опасное вещество находится в аварийном оборудовании при давлении, равном или превышающем атмосферное;

д) истечение и испарение опасного вещества происходят с постоянной скоростью, соответствующей максимальной скорости истечения (испарения) если не рассматривается динамика растекания пролива и скорость испарения; при учете динамики процессов растекания-испарения на основе решения уравнений движения мелкой воды, уравнений движения мелкой воды на рельефе или гравитационного растекания жидкости площадь и геометрия разлития и скорость испарения рассматриваются как функции времени.

е) разлив жидкой фазы происходит на поверхности без впитывания;

ж) для случаев отсутствия обвалования толщина слоя разлившегося жидкого опасного вещества принимается равной 0,05 м;

________________

При наличии достаточных обоснований допускается задание слоя разлития с глубиной отличной от 0,05 м, в частности в соответствии со сводом правил "Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности" СП 12.13130.2009, утвержденным приказом МЧС России от 25.03.2009 N 182.

з) осаждение (конденсация) на подстилающую поверхность выброса газообразного опасного вещества и его химические превращения при рассеянии не учитываются;

и) рассматриваются только случаи аварийного истекания опасного вещества из оборудования, когда отверстия разгерметизации или места расположения аварийных трубопроводов всем сечением находятся выше или ниже уровня налива жидкого опасного вещества в оборудовании, соответственно, рассматривается истечение только газовой либо только жидкой фазы. При этом разгерметизация оборудования - это образование в оборудовании отверстий с размером, существенно меньшим, чем размеры оборудования, через которые опасное вещество в жидком или газообразном состоянии в течение некоторого времени поступает в окружающую среду.

9. В Руководстве используются стандартные характеристики атмосферы и профили ветра, а также известные скорости подмешивания воздуха в выброс. Для описания устойчивости атмосферы используется 6 классов устойчивости: А, В, С, D, Е и F (по Паскуилу), где класс устойчивости атмосферы - это совокупность метеорологических факторов (скорость ветра, облачность, вертикальный тепловой поток), создающих определенные условия рассеяния в атмосфере. Первые три класса соответствуют неустойчивой стратификации атмосферы, последние два - устойчивой. Класс D соответствует нейтральной стратификации атмосферы. Предполагается, что в течение времени распространения облака характеристики атмосферы не меняются.

10. В Руководстве рассматриваются следующие условия изменения состояния опасного вещества:

а) проливы жидкой фазы рассматриваются, как правило, в форме квадрата, вдоль одной из сторон которого направлен ветер; в случае если фактические поперечные размеры пролива существенно отличаются от продольных, допускается принимать или рассчитывать поперечный размер пролива отличным от принятого в Руководстве с учетом наличия реальных обвалований, уклонов стока, особенностей рельефа, в том числе с использованием уравнений движения мелкой воды, уравнений движения мелкой воды на рельефе или гравитационного растекания жидкости;

б) если из оборудования происходит длительный (струйный) выброс, то его рассмотрение проводится с учетом высоты и направления выброса: рассеяние выброса рассматривается от уровня выброса; рассеяние залповых выбросов и рассеяние от проливов рассматривается от уровня поверхности земли; струйные выбросы из оборудования газовой фазы и вскипающих сред могут на начальном участке не касаться земли и рассеиваться на некоторой высоте над нею; соприкосновение с поверхностью земли происходит уже на некотором удалении от места выброса;

в) в начальный момент времени (на месте выброса) первичное облако опасного вещества (т.е. область пространства, ограниченная поверхностями заданной концентрации опасного вещества) имеет форму цилиндра (рисунок 3-1 приложения N 3 к
Руководству), вертикальное сечение вторичного облака опасного вещества от проливов вдоль направления ветра во всех сценариях представляет собой прямоугольник (рисунок 3-2 приложения N 3 к Руководству); струевые выбросы газа и вскипающих сред в поперечном к оси струи сечении имеют форму круга с однородным распределением всех параметров (концентрации, скорости, температуры...).

Под первичным облаком понимается облако опасного вещества, образующееся в результате очень быстрого (за 1-2 минуты) перехода в атмосферу части опасного вещества и распространяющееся по ветру от места выброса, в первичном облаке может существовать ядро - область пространства, в которой концентрация на заданной высоте постоянна.

Под вторичным облаком (или шлейфом) понимается облако опасного вещества, образующееся в результате длительного выброса газа или перегретой вскипающей жидкости, а также в результате испарения опасного вещества с подстилающей поверхности или из разгерметизированного оборудования и распространяющееся по ветру от места выброса; во вторичном облаке может существовать ядро - область пространства, в которой концентрация на заданной высоте постоянна (не изменяется при перемещении в горизонтальном направлении, перпендикулярном ветру, хотя может изменяться при перемещении по вертикали);

г) капли в облаках не "захолаживаются", то есть их температура не снижается ниже температуры кипения опасного вещества; пролив жидкости на подстилающую поверхность может при длительном времени рассмотрения "захолаживаться" до температуры ниже температуры кипения, что имеет место при испарении пролива за счет тепло-массообмена с атмосферой;

д) распространение выброса происходит над твердой ровной поверхностью, с которой нет обмена массой, а есть только обмен теплом;

е) учет подмешивания воздуха в облака на начальном этапе выброса осуществляется в соответствии с приложением N 13 к Руководству. Для струйных выбросов газа или вскипающей фазы такое подмешивание рекомендуется учитывать в рамках интегральной модели, описанной в Руководстве. Для консервативной оценки допускается принимать, что в начальный момент времени в облаках (первичном и вторичных) опасное вещество воздухом не разбавлено;

ж) в облаке существует фазовое равновесие газ-жидкость, это равновесие устанавливается мгновенно;

з) фазовые переходы опасного вещества приводят только к изменению высоты облака;

и) при определении размеров зон, где возможно горение (или детонация) топливно-воздушной смеси, предполагается, что горение (или детонация) может быть инициировано и/или существовать в областях со средней концентрацией от 0,5 нижнего концентрационного предела распространения пламени до верхнего концентрационного предела распространения пламени;

к) при рассмотрении проливов и при рассмотрении испарения опасного вещества из них в более точном (т.е. с учетом динамики изменения параметров пролива во времени) приближении нежели в допущении пункта 8 "и" данного Руководства рекомендуется пользоваться моделью движения жидкости в приближении мелкой воды (в т.ч. с учетом рельефа, по которому происходит растекание) или моделью гравитационного растекания жидкости; для оценки скорости испарения/кипения проливов рекомендуется использовать балансы тепло-массообмена, в которых учитываются потоки тепла от подстилающей поверхности, от воздуха, от поступления с выброшенной жидкостью, от фазовых переходов "пар-жидкость", для слаболетучих жидкостей рекомендуется учитывать тепловой поток от солнечного излучения, а при наличии возможности растворения опасного вещества в подстилающей среде и теплоту, затрачиваемую на растворение; а при учете баланса масс рекомендуется учитывать массу поступающего в пролив жидкого опасного вещества от аварийного места разрушения, массу, переходящую в атмосферу в результате испарения/кипения, а при наличии возможности растворения опасного вещества в подстилающей среде и массу, растворяющуюся в жидкой фазе подстилающей среды;

л) в случае если в ходе развития аварии к месту аварии от смежного оборудования поступает дополнительное количество опасного вещества, сопоставимое с количеством опасного вещества, находившегося в аварийной единице оборудования, то в расчетах следует учитывать это дополнительное опасное вещество, участвующее в создании поражающих факторов.

11. Руководствр не рекомендуется применять либо рекомендуется применять с ограничениями в следующих случаях:

а) расчет рассеяния опасного вещества в штилевых условиях (отсутствие ветра);

б) расчет распространения выброса внутри помещений;

в) распространение выброса за пределами более 10 км от места выброса;

г) распространение выброса с массой опасного вещества в первичном облаке более 500 т;

д) распространение облаков от пролива опасного вещества со стороной квадрата пролива более 500 м;

е) наличие на пути движения облака препятствий, размеры которых превышают размеры облака;

ж) рассеяние твердых опасных веществ;

з) выпадение конденсированной фазы на подстилающую поверхность и ее повторное поступление в атмосферу.

III. НЕКОТОРЫЕ ВОЗМОЖНЫЕ СЦЕНАРИИ ВЫБРОСА ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ

12. Руководство рекомендует проводить расчеты для следующих сценариев выброса опасного вещества в зависимости от характера разрушения оборудования и агрегатного состояния опасного вещества. Учитывается, что разрушение оборудования - это существенное нарушение целостности оборудования с образованием отверстий с размером, сопоставимым с размерами оборудования, при этом содержащееся в оборудовании опасное вещество в жидком или газообразном состоянии мгновенно выбрасывается в окружающую среду.

Сценарий 1. Полное разрушение оборудования, содержащего газообразное опасное вещество.

Сценарий 2. Нарушение герметичности (частичное разрушение) оборудования, содержащего газообразное опасное вещество.

Сценарий 3. Полное разрушение оборудования, содержащего жидкое опасное вещество.

Сценарий 4. Нарушение герметичности (частичное разрушение) оборудования, содержащего жидкое опасное вещество.

По сценариям 1 и 3 опасное вещество поступает в окружающую среду мгновенно; по сценариям 2 и 4 опасное вещество поступает в окружающую среду через отверстие площадью S в течение продолжительного времени.

Сценарии 1 и 3 применимы только к емкостному оборудованию, сценарии 2 и 4 - как к емкостному оборудованию, так и к трубопроводам.

Возможные конфигурации оборудования и схемы его разрушения приведены в приложении N 4 к Руководству, возможные стадии развития аварийных ситуаций приведены в приложении N 5 к Руководству.

Приведенный перечень сценариев выброса не охватывает всего разнообразия возможных ситуаций, поэтому при выборе сценария для случаев, не перечисленных выше, рекомендуется руководствоваться соображениями физического подобия процессов.

При прогнозировании наибольших масштабов химического заражения и размеров зон, ограниченных концентрационными пределами распространения пламени опасного вещества, в качестве исходных данных рекомендуется принимать:

а) сценарий с полным разрушением емкости (технологической, складской, транспортной и др.), содержащей опасное вещество в максимальном количестве, либо крупная разгерметизация с длительным выбросом;

б) сценарий "гильотинного" разрыва трубопровода с максимальным расходом при максимальной длительности выброса;