Промышленная безопасность

20.6. СЛУЧАИ АВАРИЙ

В качестве примеров выбраны авария 1 июня 1974 г. в Фликсборо (Великобритания) и авария 7 ноября 1975 г. в Веке (Нидерланды). Такой выбор ни в коей мере не означает отсутствие других примеров взрывов парового облака, повлекших за собой разрушение операторных зданий. Данные случаи аварий приведены лишь потому, что они отражают особенности, типичные для серьезных разрушений операторных зданий в случае их несовершенной защиты, или слишком близкого расположения к месту взрыва, или при наложении обоих факторов.

20.6.2. АВАРИЯ 1 ИЮНЯ 1974 г. В ФЛИКСБОРО (ВЕЛИКОБРИТАНИЯ)

20.6.2.1. ВВЕДЕНИЕ

Взрыв парового облака, который привел к разрушению операторного здания в Фликсборо, описан в гл. 13. Несмотря на то что по вопросам взрывов паровых облаков существует довольно обширная литература, тем не менее не так много опубликовано работ по анализу разрушений основных зданий на площадке предприятия. В данном разделе обсуждается вопрос разрушения не только операторного здания, но и здания заводоуправления и соседних с ним, а также операторной установки получения олеума.

20.6.2.2. ОСНОВНОЕ ЗДАНИЕ ЗАВОДОУПРАВЛЕНИЯ

Основное здание заводоуправления (13) отмечено на плане, рис. 20.3. Как мы узнаем дальше, здание находилось в 50 м от места утечки. В отчете [Tucker.1975] говорится следующее: "По имеющимся сведениям заводоуправление размещалось в трехэтажном здании, которое имело бетонный каркас, а его стены и перегородки были выполнены из кирпича. Это здание было полностью разрушено. Другие здания (весовая, проходная (14), караульное помещение охраны. - Прим. автора) были, по-видимому, также полностью разрушены". Как можно видеть из фотографии площадки предприятия до аварии, представленной на рис. 20.4, здание заводоуправления было трехэтажным.

Когда автор настоящей книги 6 июня 1976 г. обследовал место, где находилось это здание, то он обнаружил обломки бетонных конструкций, плит и т. п. Как и во многих других зданиях такого типа, здесь на первом этаже находилось помещение для проведения совещаний, которое имело большую площадь остекления. Развалины этого здания можно увидеть на фотографиях, представленных на рис. 20.5 и 20.6. Эти фотографии подтверждают, что первоначально здание имело три этажа.

Степень разрушений, причиненных зданию заводоуправления, относится к классу А. Класс разрушений А описывается как "разрушение более 75% внутренней кирпичной кладки" и характеризуется уровнем избыточного давления взрыва около 70 кПа. По оценкам [Marshall,1976a] максимальный уровень избыточного давления взрыва парового облака может достигать 100 кПа. В данном случае можно с уверенностью сказать, что здание заводоуправления (см. план и фотографию площадки до аварии) "не выдержало" взрыва. В результате взрыва полностью исчезли одноэтажные постройки проектного офиса, располагавшиеся к западу от основного здания заводоуправления, изображенные

Рис. 20.3. Схематичный план предприятия фирмы Nypro Works в Фликсборо (Великобритания).

Обозначения: 1 - здание компрессорной. 2 - кислотная установка, 3 - склад пирита, 4 - основной склад. 5 - водородная установка, 6 - лабораторный персонал 7 - лаборатория, 8 - сульфатная установка и склад, 9 - место утечки. 10 - электростанция, 11 - эстакада основного трубопровода, 12 - установка капролактама, 13 - основное здание заводоуправления, 14 - проходная, 15 - проектный офис, 16 - азотная установка, 17 - операторная установки получения капролактама, 18 - резервуарный парк, 19 - автодорога. 20 - факельное устройство, 21 - силовая подстанция,22 - автомобильная стоянка, 23 - производственный блок, 24 - площадка погрузки-разгрузки, 25 - товарный склад.

на рабочем плане предприятия и видимые на аэрофотоснимке. В обычный будний день количество персонала, находившегося в основном здании заводоуправления, составляло около 100 чел. Если бы авария произошла в рабочие часы, то, судя по развалинам здания, вряд ли кто-либо из находившихся в нем уцелел. Отметим, что, за исключением случая аварии 7 ноября 1975 г. в Веке (Нидерланды), все другие происшествия происходили в то время, когда заводоуправление не работало: для предприятий с непрерывным технологическим процессом вероятность того, что авария произойдет в часы работы заводоуправления, равна одной четверти. В Веке на площадке предприятия располагалось лишь одно (небольшое) здание заводоуправления. При аварии 28 июня 1948 г. в Людвигсхафене (Германия) (эта авария не разбирается в данном разделе по причине недостаточности информации о разрушении операторных зданий) большое число жертв было связано с тем, что авария произошла в полдень. Наличие среди погибших 13 женщин говорит о том, что в результате аварии погибли служащие заводоуправления.

20.6.2.3. ОПЕРАТОРНОЕ ЗДАНИЕ УСТАНОВКИ ПОЛУЧЕНИЯ ОЛЕУМА

В отчете [Tucker.1975] говорится: "Операторное здание (установки получения олеума. - Перев.) имело каркас с кирпичным наполнением. Ближние к эпицентру взрыва стены силой взрыва были разрушены по направлению вовнутрь здания, дальние - наружу. Каркас остался неповрежденным". Это здание находилось в 150 м от места утечки и имело два этажа. Автор данной книги после аварии сумел провести краткое обследование здания. На рис. 20.7 и 20.8 представлены фотографии операторного здания установки получения олеума, сделанные после аварии. По результатам этого обследования можно отметить, что некоторые плиты первого этажа здания, находившиеся под углом 45° по отношению к предполагаемому направлению действия ударной волны, были отброшены вовнутрь здания, так же как и небольшая часть западной стены в том месте, где она образовывала угол с южной стеной. Крыша здания не обвалилась, а каркас в основном остался неповрежденным.

По-видимому, в момент инициирующего события в здании операторной олеумной установки находились как минимум 2 человека. Один из них, услышав грохот (вероятно, сопровождавший разрыв трубопроводной линии. - Перев.), выбежал из здания и погиб от действия ударной волны на улице [Manderstam.1974]. Согласно докладу полиции [Humberside Police,1974], свидетель, фамилия которого не названа, утверждает : "Мы оба побежали обратно на завод в направлении операторной установки получения олеума. Мы начали его звать, и он отозвался, находясь внутри сильно разрушенного здания операторной. Попав в здание через окно, мы нашли его лежащим на полу под грудой кирпичей. Мы начали разбрасывать кирпичи для того, чтобы извлечь пострадавшего, в это время подоспели пожарные". По нашему мнению, речь идет о том человеке, о котором в докладе далее сказано, что он проходил курс лечения.

Если расстояние до здания операторной составляло 150 м, а тротиловый эквивалент взрыва парового облака - 32 т (для наземного взрыва), то приведенное расстояние составит (47 м/т1/3). Это соответствует значению избыточного давления 50 кПа, что для жилого здания оценивается классом разрушения А или В. Такая оценка вполне разумна ввиду того, что операторное здание представляет собой более мощную конструкцию по сравнению с жилым домом.

Необходимо также отметить, что конструкция основного здания заводоуправления (13), разрушенного в результате взрыва, по-видимому, соответствует типу постройки, возведенной без учета возможных последствий взрыва.

Можно ли утверждать, что операторное здание установки получения олеума "выдержало" взрыв? В данном случае более подходит термин, находящийся на границе понятий "выдержало" - "не выдержало". Существует определенная вероятность того, что в качестве экрана, ослабившего действие ударной волны на операторное здание, послужили складские помещения (8). Если бы стены здания были покрыты армированным бетоном, они бы выдержали воздействие взрыва. Здание не было снесено и впоследствии полностью восстановлено. В конце 70-х годов оно опять использовалось в качестве операторного здания установки получения олеума.

20.6.2.4. ОПЕРАТОРНОЕ ЗДАНИЕ УСТАНОВКИ ПОЛУЧЕНИЯ КАПРОЛАКТАМА

В отчете [Tucker.1975] говорится следующее: "Операторное здание установки получения капролактама (17) представляло собой монолитную бетонную конструкцию. Оно было полностью разрушено в результате взрыва, пожара и падения трубопроводной эстакады". В работе [Sadee,1977] отмечалось, что операторное здание, расположенное на высоте 105 м над уровнем моря, было полностью разрушено. Кроме этой информации, мало что было опубликовано по этому зданию.

В работе [Tucker,1975] допущена ошибка, когда операторное здание описывается как монолитная бетонная конструкция. На самом деле по своей конструкции здание было аналогично другим зданиям, расположенным на площадке предприятия, что подтверждается фотографией, представленной на рис. 20.9. На фотографии развалин здания видны груды кирпичей, железобетонные блоки и сваи.

Операторное здание состояло из трех секций, центральная часть высотой Юм, боковые - около 4 м (см. рис. 20.10 и 20.11, где представлены посекционные планы этого здания, если смотреть на него с запада). Здание имело 2,5 этажа за счет наличия над вторым этажом специальной надстройки, где были проложены электрические кабели. Если бы здание не находилось в опасной зоне, оно могло бы служить примером экономичной конструкции. В этом здании размещались собственно операторная, силовая электрощитовая камера и осветительная электрощитовая камера установки получения капролактама. В левой части находилась трансформаторная, от которой на установку подавалось электропитание. Оно передавалось по кабелям, проходившим внутри здания. После разрушения здания кабели и распределительные щиты оказались сверху обломков разрушения, что сильно затрудняло извлечение тел погибших из-под обломков. Эта задача еще более усложнялась в результате падения эстакады трубопроводов. Расстояние между южной оконечностью здания и трубопроводной эстакадой (высотой 16,5м) составляло около 5,5м. Трубопроводная эстакада в районе центральной части здания разветвлялась, две ветви трубопровода проходили над западной и восточной одноэтажными частями здания, и обе они после взрыва рухнули на здание. Невозможно оценить ту роль, которую сыграли эти трубопроводы в разрушении здания. Однако несомненно, что они сделали невозможным спасение людей.

Размеры с западной стороны

Рис. 20.10. Размеры здания управления и трубопроводной эстакады.

Трубопроводы оказали не только чисто механическое воздействие, в них находились различные вещества - огнеопасные, токсичные, с высокой коррозионной активностью, что сильно затрудняло применение кислородно-ацетиленового способа резания металлов.

Как видно из рис. 20.12, людей нельзя было спасти, даже если бы развалины не были объяты пламенем. Так, тело последнего погибшего было извлечено из-под обломков лишь через 20 дней после аварии.

Рис. 20.11. Схема центрального поста управления.

Рис. 20.12. Схематичное изображение развалин.

Восемнадцать человек, находившихся внутри здания, и один человек в подъезде здания погибли. Здания располагались таким образом, что в районе операторной (находившейся в опасной зоне) было сосредоточено наибольшее количество персонала (хотя должно быть как раз наоборот). Кроме операторной в этом здании размещались также лаборатория (7) и туалеты. Шесть человек, находившихся в лаборатории, остались в живых, так как они покинули здание, услышав грохот, и побежали в северном направлении.

С учетом того, что операторное здание располагалось в 90 м от места утечки и ТНТ-эквивалент составил 32 т (для наземного взрыва), получим приведенное расстояние равным 21 м/т1/3. Однако, согласно свидетельствам очевидцев, операторное здание находилось на границе облака паров циклогексана, и поэтому вычислять значение избыточного давления, применяя формулу для высокочувствительного ВВ, не представляется правильным. Наиболее реальной оценкой, видимо, являются значение около 100 кПа и класс разрушений - А.

20.6.3. АВАРИЯ 7 НОЯБРЯ 1975 г. В ВЕКЕ (НИДЕРЛАНДЫ)

20.6.3.1. КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ПРОИСШЕСТВИЯ

В анализе случая аварии [Beek,1976] особое внимание уделено взрыву парового облака. В результате разрыва трубопровода крекинг-установки лигроина (тяжелого бензина) произошла утечка около 5,5 т пропилена с последующим его воспламенением. Взрыв парового облака привел к гибели 14 чел. (мужчин), находившихся на территории предприятия (6 из них - в операторной комнате) и несмертельному поражению 104 чел., находившихся на территории предприятия, и 3 чел. вне его. Тротиловый эквивалент по оценке Организации прикладных научных исследований (ТНО) составил примерно 2,2 т для наземного взрыва.

Было сделано заключение о том, что избыточное давление достигло 100 кПа. Взрыв и последующий крупный пожар явились причиной серьезных разрушений на предприятии. При этом операторное здание сильно пострадало как от взрыва, так и от последовавшего за ним пожара; но не взрыв явился причиной его разрушения.

20.6.3.2. ОПЕРАТОРНОЕ ЗДАНИЕ

Операторные здания на предприятиях в Беке и Фликсборо имели сходства в подходе к проектированию и в выборе типа конструкции. Это и неудивительно, поскольку владелец один - фирма Dutch State Mines (она была главным акционером и поставщиком технической документации предприятия компании Nypro Works).

Из схемы, представленной на рис. 20.13, видно, что северная часть операторного здания состояла из операторной комнаты и расположенных над ней ярусов кабеля-распределителя и аппаратуры распределительного устройства низкого напряжения; такое же расположение было и в Фликсборо. Вдоль северной стены здания располагались трансформаторы. Южная часть операторного здания, в основном такой же высоты, что и северная часть, была смонтирована иным образом и оборудована вычислительной техникой для управления технологическим процессом производства. Геометрические размеры операторного здания таковы: длина 34м, ширина 17м, высота 11,5м. Из фотографий, приведенных в отчете [Beek,1976] (рис. 20.14), видно основное отличие: панели конструкции выполнены из бетона, а не из камня, как на предприятии в Фликсборо.

В отличие от аварии 1 июня 1974 г. в Фликсборо (Великобритания) здесь не произошло полного разрушения. Количество вырвавшегося пара было значительно меньшим, и обрушивания трубопроводной эстакады на здание не произошло, хотя таковая имелась с западной стороны операторного здания. Однако начался сильный пожар внутри здания, охвативший электропроводку. Огонь разрушил вычислительную технику вместе со всеми отчетными материалами и распространился на помещение операторной, которое частично выгорело.

Рис. 20.13. План корпуса управления в Веке.

20.6.4. ВЫВОДЫ ОБЩЕГО ХАРАКТЕРА

Наиболее общие заключения таковы: рассматриваемые здания претерпел разрушения благодаря своей близости к потенциальному источнику утечки воспламенившегося пара. По-видимому, этим вопросом разработчики и интересовались. Если это так, понятна неудача разработчиков в попытке спроектировать здание, способное выдержать взрыв. То же относится к использованию помещения здания под коммутатор электрокабелей. Оба здания находились также слишком близко к трубопроводной эстакаде.

В заключение анализа можно отметить, что в обоих случаях полностью отсутствовали какие-либо попытки свести к минимуму численность уязвимого обслуживающего персонала в операторных зданиях, на предприятиях Фликсбор и Бека налицо были обратные тенденции.