Diplomsko delo Verižni učinek za požar in eksplozijo pri skladiščenju naftnih derivatov September, 2016 Amanda Ferlež

Diplomsko delo Verižni učinek za požar in eksplozijo pri skladiščenju naftnih derivatov September, 2016 Amanda Ferlež

Amanda Ferlež Verižni učinek za požar in eksplozijo pri skladiščenju naftnih derivatov Diplomsko delo Maribor, 2016

Verižni učinek za požar in eksplozijo pri skladiščenju naftnih derivatov Diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnje Študent: Študijski program: Predvideni strokovni naslov: Mentorica: Somentorica: Amanda Ferlež visokošolski strokovni študijski program I. stopnje Kemijska tehnologija diplomirani/a inženir/ka kemijske tehnologije (VS) Red. prof. dr. Zorka Novak Pintarič Jasmina Karba, univ. dipl. inž. grad. Maribor, 2016

Kazalo Kazalo... I Izjava... II Zahvala... III Povzetek... IV Abstract... V Seznam tabel... VI Seznam slik... VII Uporabljeni simboli in kratice... VIII 1 Uvod in opredelitev problema... 1 2 Metode za analizo verižnih učinkov... 3 2.1 Pregled obstoječih metod za ocenjevanje verižnega učinka [4]... 3 2.2 Preliminarna analiza nevarnosti z uporabo mejnih vrednosti [4]... 4 2.2.1 Vpliv toplotnega sevanja, nadtlaka in letečih delov na nastanek verižnega scenarija... 4 2.2.2 Mejne vrednosti za verižni učinek... 6 2.3 Računalniški program Phast... 7 2.4 Zakonodaja... 7 3 Eksperimentalni del... 10 3.1 Pregled preteklih nezgod z verižnim učinkom... 10 3.1.1 Buncefield, 2005... 10 3.1.2 Neapelj, 1985... 11 3.1.3 San Juanico, 1984... 11 3.1.4 Sklep analize preteklih nesreč... 11 3.2 Razvoj metodologije za oceno možnosti in posledic verižnega učinka... 12 3.3 Študija primera za oceno možnosti verižnega učinka... 14 3.3.1 Opis skladišča naftnih derivatov... 14 3.3.2 Simulacije primarnega scenarija z računalniškim programom Phast... 14 4 Rezultati in diskusija... 23 4.1 Diskusija rezultatov za 50 mm odprtino... 23 4.2 Diskusija rezultatov za 100 mm odprtino... 24 4.3 Diskusija rezultatov za 200 mm odprtino... 24 4.4 Diskusija rezultatov za 400 mm odprtino... 25 5 Zaključek... 26 6 Literatura... 27 Izjava o istovetnosti tiskane in elektronske verzije... 28 I

Izjava Izjavljam, da sem diplomsko delo izdelal/a sam/a, prispevki drugih so posebej označeni. Pregledal/a sem literaturo s področja diplomskega dela po naslednjih geslih: Vir: Web of Science (apps.webofknowledge.com) Gesla: Število referenc Domino effect IN oil storage 12 Domino effect IN industry 121 Domino effect IN risk assessment 120 Domino effect IN risk assessment IN oil 13 Vir: COBISS/OPAC (http://www.cobiss.si/scripts/cobiss?ukaz=getid, COBIB.SI) Gesla: Število referenc Verižni učinek 0 Domino učinek 0 Domino efekt 0 Skupno število pregledanih člankov: 13 Skupno število pregledanih knjig: 1 Maribor, september 2016 Amanda Ferlež podpis II

Zahvala Zahvaljujem se mentorici, red. prof. dr. Zorki Novak Pintarič, za strokovno pomoč in nasvete pri izdelavi diplomskega dela ter staršem za podporo. Hvala Ministrstvu za okolje in prostor Republike Slovenije, ki je predlagalo temo tega diplomskega dela. III

Povzetek V diplomskem delu smo obravnavali problematiko verižnega učinka v skladiščih naftnih derivatov. Izraz verižni učinek opisuje nezgode, pri katerih primarni dogodek povzroči enega ali več sekundarnih dogodkov, katerih posledice so enako hude ali hujše kot posledice primarnega dogodka. Zakonodaja predvideva, da podjetja, ki ravnajo z večjimi količinami nevarnih snovi, ocenijo možnost za nastanek verižnega učinka, vendar ne predpisuje postopkov in metod za izvedbo takšne ocene. Zato smo v diplomskem delu izdelali metodologijo za preliminarno oceno, ali je verižni učinek pri danih pogojih možen. Metodologija temelji na metodi preliminarne analize nevarnosti, ki uporablja vnaprej določene mejne vrednosti učinkov, pod katerimi tarčni objekti ne bi bili poškodovani oz. ne bi prišlo do verižnega učinka. Vključuje definiranje primarnega scenarija, analizo tega scenarija za napoved razdalj do mejnih vrednosti in primerjavo izračunanih razdalj z dejansko oddaljenostjo tarčnih objektov. Uporabo metodologije smo prikazali na primeru iztekanja goriva iz večjega rezervoarja naftnih derivatov. Rezultati kažejo, da je nastanek verižnega učinka možen pri večini izidov, ki jih napove računalniški program, to so požar luže ali curka goriva in eksplozija hlapov, saj izračunane razdalje do mejnih vrednosti večinoma presegajo oddaljenost bližnjih rezervoarjev. Če bi bila razdalja med večjimi rezervoarji nekoliko večja, npr. za 10 m, bi se število napovedanih izidov z verižnimi učinki znatno zmanjšalo. Ključne besede: verižni učinek; analiza; skladišče; naftni derivati UDK: 539.175:544.45(043.2) IV

The domino effect of fire and explosion for the storage of petroleum products Abstract In this study, the issue of the domino effect in petroleum products storage was discussed. The term domino effect is used for accidents in which the main event causes one or more secondary events. Damage caused by secondary events must be as severe as that of the primary event or worse. Legislation requires that companies handing higher quantities of hazardous substances assess possibility of the domino effect. However, it does not stipulate any procedures or methods to carry out the assessment. For this reason, the methodology for preliminary analysis of the domino effect for given conditions was developed in this study. This methodology is based on Preliminary Hazard Analysis, which uses pre-determined threshold values of effects, under which target objects should not be damaged and domino effect would not happen. It involves definition of the primary scenario followed by scenario analysis for predicting the distances to pre-defined threshold values, and comparison of calculated distances with actual distances of target objects. The application of this methodology was shown for the case of a petroleum leak from a large storage tank. The results show that the domino effect would be possible for most of the calculated outcomes, such as pool fire, jet fire and vapor cloud explosion. The calculated threshold values distances mostly exceed distances to the surrounding tanks. If the distances between larger tanks were slightly bigger, e.g. for 10 m, the number of predicted critical outcomes would significantly decrease. Key words: domino effect, simulation, storage, petroleum products UDK: 539.175:544.45(043.2) V

Seznam tabel Tabela 2-1: Mejne vrednosti stopnjevalnih učinkov za poškodbe in napredovanje nezgode [4] 6 Tabela 3-1: Razdalje za 50 mm odprtino (primer 1)... 16 Tabela 3-2: Razdalje za 50 mm odprtino (primer 2)... 17 Tabela 3-3: Razdalje za 50 mm odprtino (primer 3)... 17 Tabela 3-4: Razdalje za 100 mm odprtino (primer 1)... 18 Tabela 3-5: Razdalje za 100 mm odprtino (primer 2)... 18 Tabela 3-6: Razdalje za 100 mm odprtino (primer 3)... 19 Tabela 3-7: Razdalje za 200 mm odprtino (primer 1)... 19 Tabela 3-8: Razdalje za 200 mm odprtino (primer 2)... 20 Tabela 3-9: Razdalje za 200 mm odprtino (primer 3)... 20 Tabela 3-10: Razdalje za 400 mm odprtino (primer 1)... 21 Tabela 3-11: Razdalje za 400 mm odprtino (primer 2)... 21 Tabela 3-12: Razdalje za 400 mm odprtino (primer 3)... 22 VI

Seznam slik Slika 3-1: Diagram poteka za oceno možnosti verižnega učinka... 13 Slika 3-2: Skladišče naftnih derivatov v Račah... 14 VII

Uporabljeni simboli in kratice Simboli I gostota toplotnega toka (kw/m 2 ) P nadtlak (kpa) Kratice BLEVE CFD DS LS PHA QRA VCE Eksplozija razpenjajoče vrele tekočine (ang. Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) Računalniška dinamika fluidov (ang. Computational Fluid Dynamics) Stopnja poškodbe (ang. Damage State) Intenzivnost iztekanja (ang. Loss Intensity) Preliminarna analiza nevarnosti (ang. Preliminary Hazard Analysis) Kvantitativna ocena tveganja (ang. Quantitative Risk Assessment) Eksplozija parnega oblaka (ang. Vapor Cloud Explosion) VIII

1 Uvod in opredelitev problema Skladišča naftnih derivatov vsebujejo velike količine različnih goriv. Nezgode v takšnem skladišču lahko imajo hude posledice, od izgube surovin, uničenja infrastrukture skladišča, do uničenja okoliške infrastrukture, narave in celo izgube človeških življenj. Ena največjih nesreč v industriji se je zgodila v glavnem mestu Mehike leta 1984. Zaradi izhajanja utekočinjenega naftnega plina je prišlo do požara in številnih eksplozij, ki so uničili skladišče in okoliško naselje ter terjali okoli 500 smrtnih žrtev. [1] Nezgoda z verižnim učinkom oz. sam verižni učinek nista natančno definirana, vendar se verižni učinek večinoma opisuje kot nezgoda, kjer se primarni dogodek oz. njegove posledice razširijo na sosednjo opremo, kar pripelje do sekundarnih dogodkov, katerih skupne posledice so vsaj tako obsežne kot posledice primarnega dogodka. Če tega ne bi upoštevali, bi lahko kot nezgodo z verižnim učinkom opisali skoraj vsako nesrečo. V eni obširnejših analiz nezgod z verižnim učinkom v literaturi [2] so avtorji prišli do naslednjih zaključkov. V 31 % je bil vzrok zunanji dogodek, v 29 % pa mehanična okvara. Največ nezgod se je zgodilo v skladiščih (35 %), sledijo jim procesni obrati z 28 %. 89 % nezgod je vsebovalo gorljive snovi. Najpogostejša zaporedja dogodkov pri domino nezgodah so bila eksplozija požar (27,6 %), požar eksplozija (27,5 %) in požar požar (17,8 %). Leto kasneje je bila objavljena študija preteklih nezgod [3], v katerih so prišli do naslednjih ugotovitev. Med vrstami požarov, ki so sprožili verižni učinek, prevladuje požar razlite tekočine (80 %), najpogostejša vrsta eksplozije, ki je povzročila verižni učinek, pa je eksplozija parnega oblaka (84 %). 57 % vseh verižnih nezgod se je začelo z eksplozijo, 43 % pa s požarom. Večina nezgod se zgodi na stacionarnih postrojenjih (80 %), preostalih 20 % pa med transportom, od tega 40 % med cestnim in 39 % med železniškim transportom. Večina verižnih nezgod se konča pri drugi nezgodi (53 %), 47 % nezgod pa pri tretji oz. pri nezgodah višjega reda. Cilj diplomskega dela je raziskati zahteve zakonodaje glede ocenjevanja verižnih učinkov in različne metode, ki se za ta namen uporabljajo ter njihovo uporabnost v praksi. Na primeru iztekanja iz večjega rezervoarja v skladišču naftnih derivatov želimo preveriti, na kakšen način lahko pride do prenosa požara ali eksplozije z enega rezervoarja na drugega in oceniti možnost stopnjevanja takšne nezgode. Na osnovi pridobljenih podatkov je namen izdelati poenostavljeno, a uporabno metodologijo za preliminarno oceno, ali je domino učinek pri danih pogojih na dani lokaciji možen. Osnovna hipoteza diplomskega dela je, da imata požar ali eksplozija kot posledica iztekanja iz velikih nadzemnih rezervoarjev goriv velik potencial za stopnjevanje posledic oz. verižni (ali domino) učinek. Nadaljnja hipoteza je, da je ocenjevanje verižnega učinka kompleksna naloga, ki zahteva uporabo zahtevne programske opreme za ocenjevanje posledic izpustov in dobro usposobljene strokovnjake, ki bodo sposobni oceniti možnost za stopnjevanje in napredovanje primarne nezgode. Predpostavljamo, da je mogoče izdelati enostavno in robustno metodologijo, ki bi bila uporabna v praksi za preliminarno, približno oceno možnosti verižnega učinka v konkretnem obratu. V 2. poglavju diplomskega dela so opisane obstoječe metode za ocenjevanje verižnega učinka. Poglobili smo se v metodo preliminarne analize nevarnosti (ang. Preliminary Hazard Analysis, PHA), ki smo jo uporabili v eksperimentalnem delu. Nato sledi opis računalniškega programa Phast, s katerim smo izvedli simulacije posledic osnovnih dogodkov, za katere smo 1

želeli ugotoviti potencial verižnega učinka. Podajamo tudi kratek opis zakonodaje o verižnem učinku. 3. poglavje se prične s kratkim pregledom treh preteklih nezgod z verižnim učinkom, katerega namen je ugotoviti osnovne značilnosti glede nastanka, napredovanja in posledic tipičnih nesreč z verižnim učinkom v preteklosti. Sledi izgradnja metodologije, ki jo predlagamo za preliminarno oceno možnosti nastanka verižnega učinka ter opis skladišča naftnih derivatov in analiza možnosti verižnih učinkov z računalniškim programom. V 4. poglavju so zbrani rezultati, ki smo jih dobili pri analizi možnosti verižnega učinka z računalniškim programom. Delo zaključuje zaključek in seznam literature. 2

2 Metode za analizo verižnih učinkov V tem poglavju podajamo opise obstoječih metod za ocenjevanje možnosti in posledic verižnega učinka ter podrobno opisujemo eno izmed njih, tj. preliminarno analizo nevarnosti z uporabo mejnih vrednosti učinkov primarnega dogodka. Nadaljujemo z opisom računalniškega programa Phast, ki smo ga uporabljali za analizo posledic primarnega dogodka in evropsko zakonodajo o verižnem učinku. 2.1 Pregled obstoječih metod za ocenjevanje verižnega učinka [4] V literaturi [4] so opisane naslednje metode, ki se najpogosteje uporabljajo za oceno tveganja in nevarnosti v povezavi z verižnim učinkom: 1. preliminarna analiza nevarnosti (ang. Preliminary Hazard Analysis, PHA) 2. kvantitativna ocena tveganja za verižni učinek (ang. Quantitative Risk Assessment, QRA) 3. modeliranje z distribuiranimi parametri (ang. Distributed Parameters Modeling). Metoda preliminarna analiza nevarnosti se praviloma uporablja v začetni fazi načrtovanja procesov in temelji na uporabi vnaprej določenih mejnih vrednosti za napredovanje učinka. Mejna vrednost za napredovanje je fizikalna vrednost učinka, pod katero tarčni objekt ne bo poškodovan. Fizikalna vrednost predstavlja določeno vrednost gostote toplotnega sevanja, ki se v praksi poenostavljeno pogosto imenuje kar toplotno sevanje (v kw/m 2 ) ali nadtlak (v kpa), odvisno ali gre za učinek požara ali eksplozije. Izvede se na podlagi poenostavljene ocene primarnega scenarija z uporabo mejnih vrednosti učinkov za napredovanje nezgode na sosednje objekte, t. i. tarče. Poznati moramo primarni dogodek, končni izid in njegove posledice. Pristop s kvantitativno oceno tveganja za verižni učinek je nadgradnja oz. razširitev prejšnje metode in je sestavljen iz sklopa metodologij za ocenjevanje tveganja v smislu izgube človeških življenj ali v nekaterih primerih ekonomskih izgub zaradi verižnega učinka. Za kvantitativno oceno tveganja verižnega učinka je potrebno identificirati primarne dogodke, tarčne objekte za vsakega od njih in verjetnost, da bo prišlo do napredovanja učinka na tarčne objekte. Pri tem uporabimo mejne vrednosti potencialne tarčne opreme in modele za ocenjevanje poškodb opreme. Za izbrane scenarije verižnega učinka sledi izračun frekvence, posledic in tveganja. V kompleksnih procesih je število možnih scenarijev veliko in narašča eksponentno s številom procesnih enot, ki lahko povzročijo verižni učinek. Problem te metode je, da je zahtevna in zamudna, zato je njena praktična uporabnost vprašljiva. Modeliranje z distribuiranimi parametri se uporablja, ko potrebujemo zelo natančno analizo primarnega ali verižnega učinka. Gre za uporabo zahtevnejših metod za ocenjevanje posledic, kot je npr. računalniška dinamika fluidov (ang. Computational Fluid Dynamics, CFD), pri čemer kot rezultat dobimo tridimenzionalne distribucije nadtlaka ali sevanja v odvisnosti od časa. Z metodo končnih elementov lahko analiziramo lokalne napetosti, ki jih povzročita nadtlak ali toplotno sevanje v določenih objektih. Ta pristop potrebuje veliko računalniškega časa za izvedbo simulacij in izračunov ter veliko število delovnih ur, ki so potrebne za izvedbo zahtevnih simulacij, kar je povezano z visokimi stroški. V diplomskem delu smo uporabili prvi pristop, tj. preliminarno analizo na osnovi mejnih vrednosti, zato ga v naslednjem poglavju natančneje opisujemo. 3

2.2 Preliminarna analiza nevarnosti z uporabo mejnih vrednosti [4] V diplomskem delu smo uporabili pristop poenostavljene analize nevarnosti z mejnimi vrednostmi za nastanek verižnega učinka. Te vrednosti predstavljajo vrednosti toplotnega sevanja ali nadtlaka primarnega dogodka, pod katerimi verižni učinek ni pričakovan, čeprav so možne poškodbe tarčnih objektov. Najprej predvidimo scenarije primarnih nezgod in določimo tarčno opremo, ki bi jo lahko poškodovali fizikalni učinki primarne nezgode. Z uporabo matematičnih modelov izračunamo radialne razdalje, na katerih bi bile dosežene mejne vrednosti za verižni učinek. Te razdalje predstavljajo polmer območij, na katerih je možen verižni učinek. Če se znotraj te razdalje nahajajo tarčni objekti in učinek traja dovolj dolgo, lahko predvidevamo, da bo prišlo do verižnega učinka. V literaturi najdemo zelo različne mejne vrednosti učinkov za isto kategorijo opreme. Mejne vrednosti za toplotno sevanje požarov, ki lahko povzročijo verižni učinek, segajo od 9,5 kw/m 2 do 38 kw/m 2 za atmosferske in tlačne posode. Ko imamo opravka z nadtlakom eksplozije, se pri atmosferskih posodah te vrednosti gibajo od 7 kpa do 23,8 kpa, pri tlačnih do 65 kpa. Ob upoštevanju teh vrednosti dobimo varnostne razdalje, ki se raztezajo od nekaj deset pa do nekaj sto metrov, kar predstavlja veliko negotovost pri ocenjevanju možnosti verižnega učinka. Za natančne mejne vrednosti bi bilo treba definirati naslednje: - mehanizem poškodbe, ki jo povzroči primarni scenarij, npr. ali je posoda zajeta v požaru ali jo plamen oplazi, jakost toplotnega sevanja, nastanek udarnega vala, prisotnost letečih delov itd. - geometrijo in lastnosti ciljne opreme, npr. oblika, debelina stene, varnostni ventili, priključki itd. - kritično stopnjo poškodbe, ki je potrebna za stopnjevanje učinka, npr. minimalna poškodba, poškodba v obsegu celotnega premera cevi in priključkov, kolaps posode itd. Upoštevati moramo tudi čas trajanja primarne nezgode, ki je lahko bistvenega pomena, npr. toplotno sevanje, ki traja dalj časa, lahko pripelje do verižnega učinka, kratkotrajno sevanje pa ne. Pri ocenjevanju možnosti nastanka verižnega učinka se je pomembno zavedati, da o verižnem učinku govorimo le, če so posledice vseh dogodkov, ki so vključeni v verižni scenarij, hujše, kot posledice primarnega dogodka. Npr. pri manjši goreči luži, ki je nastala zaradi uničujoče eksplozije, ne moremo govoriti o verižnem učinku, saj so posledice eksplozije mnogo hujše od požara. Če te definicije ne bi upoštevali, bi se praktično vse večje industrijske nezgode uvrstile v skupino nezgod z verižnim učinkom. V nadaljevanju opisujemo stopnjevalne učinke primarnih dogodkov. To so tisti učinki primarnih dogodkov, ki najpogosteje pripeljejo do verižnega učinka: toplotno sevanje, nadtlak in leteči deli oz. fragmenti. Intenziteto stopnjevalnega učinka lahko definiramo z maksimalno razdaljo, pri kateri so stopnjevalni učinki še dovolj veliki, da povzročijo večjo škodo, kot je škoda primarne nezgode. 2.2.1 Vpliv toplotnega sevanja, nadtlaka in letečih delov na nastanek verižnega scenarija Verižni učinek lahko povzroči primarni dogodek, pri katerem je dosežena zadostna raven toplotnega sevanja ali nadtlaka oz. dovolj dolg stik tarčnega objekta s plamenom ali kontakt z letečimi deli oz. fragmenti. 4

a) Vpliv sevanja in stika s plamenom pri stacionarnih požarih Pri določevanju mejnih vrednosti stopnjevalnih učinkov za stacionarne požare moramo upoštevati tri faktorje: 1) intenziteta in način sevanja 2) časovni razvoj nezgode 3) lastnosti sekundarnega cilja (posode). Pri sevanju je pomembna lokacija sekundarne posode, ki je lahko popolnoma ali delno zajeta v požaru ali prejema oddaljeno toplotno sevanje brez neposrednega stika s plamenom. Pri časovnem razvoju je pomembno, da je čas trajanja učinka primarne nezgode primerljiv s časom do odpovedi posode, ki je zajeta v požaru. Požar razlite tekočine in požar curka tekočine sta najpogostejša scenarija, ki ustvarita dalj časa trajajoče stacionarne požare. Trajanje požara je odvisno od velikosti zaloge snovi, zamika vžiga, varnostnih sistemov, sistemov za zaustavitev ipd. Čas do kolapsa je pri tlačnih posodah praviloma daljši kot pri atmosferskih zaradi debelejših sten, pomemben faktor pa predstavljajo sistemi aktivne in pasivne zaščite. Požar curka tekočine lahko povzroči stopnjevanje nezgode tako, da njegov plamen oplazi posodo ali z oddaljenim sevanjem. V primeru požara razlite tekočine je lahko ciljna posoda zajeta v požaru ali je distancirana od požara in prejema oddaljeno sevanje. Če je posoda zajeta v požaru, vedno obstaja možnost napredovanja in stopnjevanja nezgode. Če posoda prejema toplotno sevanje brez stika s plamenom, moramo upoštevati tudi intenziteto sevanja in lastnosti ciljne posode. b) Vpliv sevanja in stika s plamenom pri začasnih požarih Začasni oz. prehodni požari so požari trdnih, tekočih ali plinastih snovi (ang. flash fires), toplotni učinki eksplozij parnega oblaka in ognjene krogle. Imajo kratek čas trajanja, ki je bistveno krajši od časa do odpovedi posode. Za te požare je malo verjetno, da bi poškodovali ciljno opremo s sevanjem, razen v primeru, ko ognjena krogla deluje na atmosferske posode. V teh primerih je čas do odpovedi posode lahko istega reda, kot je čas trajanja ognjene krogle. Pri tlačnih posodah je čas trajanja ognjene krogle običajno prekratek, da bi prišlo do poškodbe. Do stopnjevanja nezgode lahko pride, če se vnamejo hlapi nad rezervoarjem s plavajočo streho, kar povzroči požar rezervoarja. c) Vpliv nadtlaka Scenariji nezgod, ki lahko pripeljejo do verižnega učinka zaradi nastanka udarnega vala oz. nadtlaka, so različne vrste eksplozij, kot npr.: 1) eksplozije plina ali hlapov na prostem ali v deloma zaprtih prostorih, 2) eksplozije v zaprtih prostorih, npr. eksplozije v rezervoarjih, reaktorjih, 3) mehanske eksplozije ob poškodbi posode, ki ji sledi mehanska kompresija plina na tlake, višje od vrednosti, ki jih prenese posoda, 4) točkaste eksplozije eksplozivov ali reaktivnih trdnih snovi. Udarni val, ki nastane pri naštetih eksplozijah, ima različne oblike in čas trajanja. Pričakovane poškodbe struktur zaradi udarnega vala oz. nadtlaka se praviloma ocenjujejo na osnovi najvišje nespremenljive vrednosti (ang. peak static overpressure), čeprav se tlak v udarnem valu spreminja. Na poškodbo tarčnega objekta vplivajo tudi drugi dejavniki, kot so spreminjanje nadtlaka, čas udarnega vala, geometrijske lastnosti, tlak posode ipd. Za natančnejše simulacije obnašanja struktur pod vplivom udarnega vala je možno uporabiti metodo končnih elementov, vendar je ta praviloma prezahtevna za preliminarno ocenjevanje. 5

d) Vpliv letečih delov Leteči deli ali fragmenti so lahko posledica vseh vrst eksplozij. Njihovo število, oblika in teža so odvisni od lastnosti objekta, ki je eksplodiral. Pretekle izkušnje in modeli za izračunavanje trajektorij letečih delov prikazujejo, da so maksimalne razdalje, ki jih leteči deli po eksplozijah preletijo, veliko predolge, da bi jih lahko uporabili za definiranje uporabnih kriterijev varnostnih razdalj, ki bi preprečile napredovanje nezgode. 2.2.2 Mejne vrednosti za verižni učinek Tabela 2-1 podaja mejne vrednosti toplotnega sevanja in nadtlaka za posamezni izid primarnega scenarija, pri katerih pride do poškodbe tarčne opreme in posledično do verižnega učinka. Tabela 2-1: Mejne vrednosti stopnjevalnih učinkov za poškodbe in napredovanje nezgode [4] Primarni scenarij Stopnjevalni učinek Tarčna oprema Mejna vrednost za poškodbo in verižni učinek Požar (Flash fire) Toplotno sevanje Rezervoar s plavajočo streho Ostale enote Poškodba ni verjetna. Verižni učinek je možen le, če se vnamejo hlapi nad streho (ognjen plašč). Poškodbe in verižni učinek niso verjetni. Ognjena krogla Toplotno sevanje Atmosferske posode I > 100 kw/m 2 Požar curka tekočine Tlačne posode Poškodbe in verižni učinek niso verjetni. Toplotno sevanje Atmosferske posode I > 15 kw/m 2 Tlačne posode I > 45 kw/m 2 Goreča luža Toplotno sevanje Atmosferske posode I > 15 kw/m 2 Tlačne posode I > 45 kw/m 2 Eksplozija (VCE) Nadtlak Atmosferske posode Poškodba: P > 7 kpa Verižni učinek: P > 22 kpa I toplotno sevanje, P nadtlak Tlačne posode P > 20 kpa Na odpoved opreme in posledično na nastanek verižnega učinka vpliva tudi čas izpostavljenosti toplotnemu sevanju. Ugotovljeno je bilo [4], da je pri atmosferskih posodah čas do odpovedi daljši od 10 min za sevanje manjše od 15 kw/m 2 in daljši od 30 min za sevanje manjše od 10 kw/m 2. V primeru tlačnih posod, ki so bile pod tlakom 1,5 MPa do 2,5 MPa, je bil čas do odpovedi daljši od 10 min pri sevanju 60 kw/m 2 in daljši od 30 min pri sevanju manjšem od 45 kw/m 2. Iz tega je razvidno, da so atmosferske posode manj vzdržljive od tlačnih. Verižni učinek lahko nastane tudi, če posoda ni zajeta v ognju oz. ni v stiku s plamenom. Navedeni podatki so nekoliko konzervativni, saj ni upoštevana protipožarna zaščita, kot npr. ognjeodporni materiali in tudi ne prisotnost gasilnih sistemov. Če je ciljna posoda zajeta v požaru ali je v direktnem stiku s plamenom curka tekočine, sevanje običajno presega mejne vrednosti, podane v tabeli, zato je vedno mogoče, da nezgoda napreduje. Pri prehodnih plamenih je zelo pomemben čas trajanja. Požari trdnih, tekočih ali plinastih snovi (ang. flash fires) večinoma ne poškodujejo sekundarne posode s sevanjem, lahko pa zanetijo požar, če pridejo v neposreden stik z gorljivo tekočino ali hlapi. 6

Ognjena krogla lahko povzroči poškodbe in verižni učinek, če sevanje preseže 100 kw/m 2 (tabela 2-1), saj je čas do kolapsa posode primerljiv s trajanjem ognjene krogle, medtem ko je v primeru tlačnih posod verižni učinek manj verjeten. Nadtlak pri udarnih valovih lahko povzroči poškodbo atmosferskih posod, če je dosežena mejna vrednost 7 kpa, za tlačne posode je ta vrednost 20 kpa. Za verižni učinek je mejna vrednost 22 kpa za atmosferske in 20 kpa za tlačne posode. 2.3 Računalniški program Phast Phast je licenčni program podjetja DNV GL. Podjetje navaja, da se program uporablja za analizo nevarnih dogodkov in njihovih posledic. Z njim lahko modeliramo izpuste snovi iz dolgih in kratkih cevi, uhajanje oz. iztekanje v določenem času, katastrofalne poškodbe, odpoved ventilov, kolaps strehe rezervoarja itd. [5] Podjetje DNV GL je izdalo tudi priročnik z navodili, v katerem je opisano, kako se program uporablja. Preden začnemo z modeliranjem dogodka, določimo snov, ki je udeležena v nesreči in vremenske pogoje. Program vsebuje več kot 60 komponent, za katere so na voljo potrebni podatki o njihovih lastnostih. Če želene komponente ni v programu, jo lahko dodamo, vendar moramo podati tudi njene lastnosti. Ustvarimo lahko tudi zmesi, tako da podamo masne deleže komponent, program pa izračuna lastnosti zmesi. Nato definiramo vremenske pogoje, pri čemer lahko spreminjamo temperaturo, vlažnost, hitrost vetra, stabilnost ozračja ipd. Ko določimo snov in vremenske pogoje, izberemo model za scenarij nevarnega dogodka, ki ga bomo analizirali. Izbiramo lahko med katastrofalno poškodbo, iztekanjem, poškodovanim ventilom ipd. Določiti moramo količino snovi in pod kakšnimi pogoji se nahaja (temperatura, atmosferski tlak, povišan tlak, nasičena tekočina ipd.). V diplomskem delu smo izbrali model iztekanje (ang. leak) in podali nivo tekočine nad odprtino in višino iztekanja nad tlemi. Definiramo tudi, ali gre za časovno spremenljiv ali nespremenljiv izpust, pri čemer prvi način upošteva, da se pretok iztekanja s časom zmanjšuje zaradi nižanja nivoja snovi v posodi, medtem ko drugi način predpostavlja konstantni pretok iztekanja. Če je rezervoar postavljen v lovilni bazen, definriamo njegovo površino in višino ter material, iz katerega je narejen. Ko definiramo vse potrebne parametre, zaženemo izračun. Program izračuna razdalje, na katerih so dosežene določene vrednosti toplotnega sevanja, nadtlaka ali koncentracij za različne izide, kot so požar, požar curka tekočine, požar goreče luže ob takojšnjem ali kasnejšem vžigu, goreča krogla, eksplozija hlapov, disperzija strupene snovi ipd. ter nariše različne grafe. [6] 2.4 Zakonodaja Evropska zakonodaja o obvladovanju nevarnosti večjih nesreč, v katere so vključene nevarne snovi, je zapisana v Direktivi 2012/18/EU, t. i. direktivi Seveso III. Direktiva velja za več kot 10 000 industrijskih obratov v Evropski uniji, v katerih so shranjene nevarne snovi v velikih količinah, večinoma v kemijskih, petrokemijskih in logističnih obratih ter obratih, v katerih prečiščujejo kovine. [7] O verižnem učinku govori 9. člen, ki ga navajamo dobesedno:»verižni učinki 1. Države članice zagotovijo, da pristojni organ z uporabo informacij, ki jih prejme od upravljavcev v skladu s členoma 7 in 10, ali po zahtevi pristojnega organa za dodatne informacije ali z inšpekcijskimi pregledi v skladu s členom 20 določi vse organizacije nižje stopnje in višje stopnje ali skupine organizacij, za katere se lahko poveča tveganje ali lahko 7

nastanejo posledice večje nesreče zaradi geografskega položaja in bližine takšnih organizacij ter njihovih zalog nevarnih snovi. 2. Kadar pristojni organ razpolaga z dodatnimi informacijami poleg tistih, ki jih zagotovi upravljavec v skladu s točko (g) člena 7(1), jih da na voljo temu upravljavcu, če je to potrebno za izvajanje tega člena. 3. Države članice zagotovijo, da upravljavci organizacij, določenih v skladu z odstavkom 1: a) med seboj izmenjujejo ustrezne informacije, da lahko te organizacije upoštevajo vrsto in obseg skupne nevarnosti večje nesreče pri svojem MAPP, sistemih upravljanja varnosti, varnostnih poročilih in načrtih ukrepov v organizaciji ob nesrečah, kakor je primerno b) sodelujejo pri obveščanju javnosti in sosednjih naprav, ki ne spadajo v področje uporabe te direktive, ter pri pošiljanju informacij organu, pristojnemu za pripravo načrtov ukrepov zunaj organizacije ob nesrečah.«[8] Iz zgornjega zapisa je razvidno, da si s členom o verižnem učinku ne moremo bistveno pomagati pri ugotavljanju, ali za določen obrat ali skladišče obstaja možnost verižnega učinka, oz. kakšne bi bile posledice v primeru le-tega. V členu namreč piše le, da morajo pristojni državni organi določiti organizacije, pri katerih obstaja možnost posledic večje nesreče ter da si morajo te organizacije med seboj izmenjevati ustrezne informacije in sodelovati pri obveščanju javnosti in sosednjih naprav ob nesrečah. Ni pa opredeljeno, kako naj se določijo varnostne razdalje v primeru različnih vrst nezgod, kot so požar curka tekočine, goreča luža, eksplozija, ipd., prav tako tudi nič ne piše o mejnih vrednostih za poškodbo in verižni učinek. To lahko predstavlja problem za inženirje v industriji, ki dobijo nalogo, da ocenijo možnost verižnega učinka na dani lokaciji, saj nimajo konkretnih navodil in informacij, kako se dane naloge lotiti in katere metode oz. pristope uporabiti. O verižnem učinku govori tudi slovenska zakonodaja. Uredba o preprečevanju večjih nesreč in zmanjševanju njihovih posledic [9] zahteva, da imajo obrati, ki predstavljajo tveganje za okolje podatke o možnosti nastanka verižnega učinka. Del uredbe predstavlja tudi varnostno poročilo, katero mora vsebovati analizo večjih nesreč ter opis njihovega preprečevanja. Ta analiza obsega, citiram:» a) Podroben opis možnih scenarijev večjih nesreč in njihove verjetnosti ali pogojev, pod katerimi se lahko zgodijo, vključno z navedbo in opisom dogodkov, ki lahko sprožijo scenarije večjih nesreč, in keterih vzroki so lahko znotraj obrata ali zunaj njega in ki zlasti vključujejo: - Vzroke, povezane z obratovanjem, - Zunanje vzroke, kot so tisti, povezani z verižnimi učinki, z napravami, ki ne spadajo v področje uporabe te uredbe, ter z območij in posegi v prostor, ki bi lahko povzročili ali povečali tveganje ali posledice večjih nesreč, - Naravne pojave, kakršna sta na primer potres ali visoka voda; b) Oceno obsega in resnosti posledic večjih nesreč, ki bi se lahko zgodile v obratu. Ocena obsega tudi grafični prikaz (na karti v ustreznem merilu) ali drugi enakovredni opis, če je to ustrezno, območja, na katerem večje nesreče v obratu lahko povzročijo škodljive posledice za ljudi in okolje, c) Pregled in analizo preteklih nesreč in izrednih dogodkov, ki so se zgodili z enakimi nevarnimi snovmi in postopki ravnanja s temi snovmi, opis upoštevanja pri tem pridobljenih spoznanj in navedbo ukrepov v obratu za preprečevanje takih nesreč, d) Opis tehničnih parametrov in opreme za zagotavljanje varnosti obrata.«8

Tudi iz te uredbe ni natančno razvidno, kako naj inženir v industriji oceni možnost in posledice verižnega učinka. Zato smo v eksperimentalnem delu tega diplomskega dela skušali ugotoviti in prikazati, kako k takšni nalogi sploh pristopiti ter kakšna znanja in kapacitete so za to potrebni. 9

3 Eksperimentalni del V tem poglavju so na kratko predstavljene tri večje nesreče iz preteklosti z verižnim učinkom, čemur sledi prikaz metodologije, ki smo jo razvili in jo predlagamo za enostavno oceno možnosti in posledic verižnega učinka v praksi. Sledi prikaz uporabe te metodologije na primeru skladišča naftnih derivatov, kjer so podani opis skladišča, rezultati simulacij primarnih dogodkov, pridobljeni z računalniškim programom, in ocena potenciala verižnih učinkov. 3.1 Pregled preteklih nezgod z verižnim učinkom Pri ocenjevanju varnosti in tveganja zaradi kemijskih nezgod je pomembno in koristno pregledati pretekle nesreče, saj lahko na ta način pridobimo pomembne informacije. Lahko npr. izvemo, kateri so najpogostejši dejavniki za nastanek verižnega učinka, katere so najpogostejše snovi, ki se pojavljajo v domino nezgodah, kateri so najpogostejši tipi primarnih nezgod, njihove posledice ter napredovanje do nadaljnjih učinkov itd. V naslednjih podpoglavjih bomo na kratko opisali tri znane nezgode z verižnim učinkom, ki so se zgodile v skladiščih naftnih derivatov. Osnovni namen tega pregleda je ugotoviti, kakšna zaporedja dogodkov so značilna za tovrstna skladišča, da pride do verižnega učinka in kakšne so bile posledice. 3.1.1 Buncefield, 2005 Skladišče Buncefield je bilo veliko skladišče naftnih derivatov severno od Londona v Veliki Britaniji. V bližini skladišča so bila območja stanovanjskih objektov. 10. 12. 2005 so iz cevovoda začeli polniti rezervoar z neosvinčenim bencinom, v katerem je bilo prisotnih tudi 10 % butana. Naslednje jutro, 11. 12. 2005 ob 5.30 je bil rezervoar poln, vendar je zaustavitveni sistem odpovedal in ni prekinil polnjenja. Bencin je pričel teči z vrha rezervoarja in se zbiral v lovilnem bazenu, okoli 10 % ga je izhlapelo v zrak. Oblak mešanice hlapov oz. aerosola bencina in zraka je potoval na zahod, sever in jug. Ušlo je približno 300 t bencina. Do eksplozije je prišlo 11. 12. 2005 ob 6.01, ko je oblak pare že prekrival območje med 80 000 m 2 in 100 000 m 2. Eksploziji je sledil požar, ki je zajel 20 rezervoarjev. Prišlo je tudi do nekaj manjših eksplozij. Do nesreče je prišlo, ker je odpovedal sistem za zaustavitev črpanja goriva. Dotok goriva v rezervoar je bil 550 m 3 /h, 7 min pred nesrečo pa celo 890 m 3 /h, ko so zaprli drugo linijo. Ko je gorivo teklo z vrha rezervoarja, se je delno razpršilo v atmosfero zaradi odbojne plošče in opornega obroča na vrhu rezervoarja, ki blaži učinke vetra. Preiskovalci so ugotovili, da so bili možni viri vžiga v hiši požarne črpalke, kabini pomožnega generatorja ali avtomobilski motorji. Nadtlak, ki ga je povzročila eksplozija, je bil mnogo večji od tistega, ki je bil predviden z računskimi metodami, predvidoma tudi zaradi precej gostega rastja, ki je obdajalo skladišče in upočasnjevalo disperzijo hlapov. Glavni koraki v nesreči so bili razlitje bencina, razvoj oblaka pare, vžig, eksplozija parnega oblaka in zajetje rezervoarjev v požaru. Z vidika verižnega učinka lahko sekvenco poenostavimo na: eksplozija parnega oblaka požar manjše eksplozije. Sekundarne eksplozije so bile občutno šibkejše od prvotne. Njihovo število ni znano, pojavile pa so se med 7 min in 30 min po prvi eksploziji. Eksplozija in termični učinki so uničili večji del obrata in 10

imeli znatne posledice na okoliških obratih in parkiriščih. [4] Sanacija območja skladišča še vedno poteka. 3.1.2 Neapelj, 1985 Nesreča, ki se je zgodila v neapeljskem skladišču za gorivo, je podobna nesreči iz Buncefielda. Pozno popoldne, 20. 12. 1985 je v pristanišče prispel tanker in začel črpati gorivo v rezervoar. Naslednji dan ob 1.02 so pretok goriva preusmerili v rezervoarja 17 in 18 sočasno, kar pa ni bil ustrezen postopek, saj bi morali najprej napolniti rezervoar 17 in šele nato 18. Operaterji so odprli prvi ventil rezervoarja 18, drugega pa pozabili, saj je bil običajno odprt. Tako je vse gorivo teklo v rezervoar 17, ki se je ob približno 4.00 napolnil in gorivo je začelo iztekati iz rezervoarja. V eni uri je izteklo približno 700 t goriva in ustvaril se je velik parni oblak, ki je prekrival območje 20 000 m 2. Izvor vžiga je bil verjetno manjši požar izven skladišča. Najprej je prišlo do eksplozije, nato pa do velikega požara, ki je trajal več kot 1 teden. Koraki v nesreči so bili razlitje goriva, razvoj parnega oblaka, vžig, eksplozija parnega oblaka in požar, kar lahko z vidika verižnega učinka poenostavimo na: eksplozija parnega oblaka požar. [4] 3.1.3 San Juanico, 1984 Nesreča v mestu San Juanico v Mehiki je ena izmed največjih industrijskih nesreč. Umrlo je okoli 500 ljudi, še več jih je bilo poškodovanih. V času nesreče je bilo v skladišču shranjenega 11 000 m 3 mešanice propana in butana. V kontrolni sobi in črpalki cevovoda so opazili padec tlaka, ki je nastal zaradi počene cevi. Operaterji niso takoj identificirali vzroka za padec tlaka in mešanica plina je izhajala še 5 min do 10 min, dokler ni veter odnesel nastalega parnega oblaka v velikosti približno 200 m x 150 m x 2 m proti jami, v kateri se je nahajala gorljiva zmes za sežig v bakli. Do požara parnega oblaka je prišlo ob 5.40, čemur je sledil obsežen požar na območju obrata. Prva eksplozija se je zgodila ob 5.45, v naslednji uri pa ji je sledilo še ducat drugih eksplozij, nekatere izmed njimi so bile tudi tipa BLEVE zaradi poškodbe enega ali več rezervoarjev. Goreč plin se je razširil tudi na okoliške hiše. Udarni valovi so uničili veliko hiš in celo premaknili nekaj cilindričnih rezervoarjev, zaradi česar je izteklo še več goriva. Manjši rezervoarji so eksplodirali, njihove delce in celo celotne rezervoarje, ki so tehtali okoli 30 t, so našli raztresene v okolici od nekaj metrov do 1200 m. Koraki v nesreči so bili razlitje goriva, razvoj parnega oblaka, vžig, požar parnega [1, 10] oblaka, eksplozije. To lahko poenostavimo na požar eksplozije. 3.1.4 Sklep analize preteklih nesreč Iz analize preteklih nezgod je razvidno, da so do verižnih učinkov v primeru naftnih derivatov pripeljali podobni vzroki, ki so praviloma povezani s tehničnimi okvarami in/ali človeškimi napakami oz. opustitvijo predpisanih obratovalnih postopkov. V Buncefieldu je do nesreče prišlo zaradi okvare opreme in tudi zaradi neizvajanja predpisanega nadzora polnjenja rezervoarjev, v Neaplju zaradi človeške napake, v San Juanicu zaradi poškodbe materiala. Kljub različnim napakam in okvaram bi lahko nesreče z verižnim učinkom preprečili. Z boljšimi varnostnimi sistemi in upoštevanjem navodil in predpisov bi lahko napako preprečili ali jo prej odkrili in preprečili nesrečo ali zmanjšali posledice. Verižni učinek bi lahko preprečili tudi s povečevanjem razdalj med rezervoarji. Za preprečitev verižnega učinka je pomembno tudi odstraniti vire vžiga, kar pa že tako spada med osnovne ukrepe za preprečevanje nezgod. 11

Po pregledu omenjenih nezgod lahko zaključimo, da je verižni učinek v skladiščih naftnih derivatov možen predvsem kot posledica iztekanja večjih količin goriv in da je običajni primarni dogodek vžig ali eksplozija hlapov goriva, ki nato povzroči sekundarne požare ali eksplozije na sosednjih rezervoarjih. Posledice so običajno hude, požari na takšnih lokacijah trajajo po več dni. 3.2 Razvoj metodologije za oceno možnosti in posledic verižnega učinka Glede na izkušnje, ki smo jih pridobili pri opravljanju diplomskega dela, smo oblikovali poenostavljeno metodologijo za preliminarno oceno možnosti nastanka verižnega učinka v skladišču naftnih derivatov. Ker zakonodaja ne predpisuje postopkov in metod za tovrstne ocene, lahko predlagana metodologija predstavlja koristno orodje za inženirje v industriji, ki želijo oceniti možnost verižnega učinka, saj je metodologijo možno uporabiti za različne nevarne snovi. Osnovni koraki so opisani v nadaljevanju, diagram poteka prikazuje slika 3-1. 1. Definiranje primarnega scenarija. Najprej določimo scenarij začetnega dogodka, za katerega predvidevamo, da bi se lahko zgodil na dani lokaciji in pripeljal do verižnega učinka, npr. iztekanje iz rezervoarja ali cevi ali njuna katastrofalna poškodba, odpoved ventilov, kolaps strehe rezervoarja ipd. 2. Izvedba analize primarnega scenarija s pregledom možnih izidov in njihovih učinkov. Izvedemo simulacije primarnega scenarija z računalniškim programom, tako da izberemo ustrezni model za izbrani scenarij. Pregledamo, katere možne izide primarnega scenarija napove računalniški program in kakšni so njihovi učinki. Izidi primarnega scenarija so npr. požar razlite tekočine, požar curka tekočine, eksplozija hlapov itd., učinki so izraženi s toplotnim sevanjem, nadtlakom ali koncentracijo. Program napove radialne razdalje, na katerih so dosežene določene vrednosti posameznega učinka, ki bi povzročile določene stopnje poškodb tarčnih objektov oz. verižni učinek. 3. Definiranje tarčnih objektov oz. razdalj in strukturnih značilnosti. Definiramo objekte, ki so v okolici lokacije, kjer se zgodi primarni scenarij in za katere predvidevamo, da bi lahko bili prizadeti od primarnega dogodka ter povzročili napredovanje in stopnjevanje posledic. Zanima nas število in oddaljenost objektov ter njihove strukturne značilnosti. 4. Ocena časa trajanja učinka. Ocenimo, kako dolgo bi trajal učinek primarnega scenarija. Pri nekaterih izidih čas trajanja napove program, npr. za ognjeno kroglo, pri drugih pa ne in je potrebno čas vsaj približno oceniti na osnovi podatkov iz literature. Kratkotrajen učinek ima lahko drugačne posledice kot dolgotrajen. Požar, ki traja kratek čas, ne odda toliko toplotnega sevanja kot požar, ki traja dalj časa, zato ni nujno, da povzroči napredovanje nesreče. 5. Primerjava izračunanih učinkov izidov z mejnimi vrednostmi za stopnjevanje. Izračunane učinke izidov primerjamo z mejnimi vrednostmi, ki so podane v tabeli 2-1, in ocenimo, ali obstaja možnost verižnega učinka. 12

Definiranje primarnega scenarija Aanliza primarnega scenarija, pregled možnih izidov in učinkov Definiranje tarčnih objektov Ocena časa trajanja učinka NE Dovolj za verižni učinek? DA Ni verižnega učinka Primerjava izračunanih vrednosti učinkov z mejnimi vrednostmi NE Ni verižnega učinka Mejna vrednost dosežena na mestu tarčnega objekta? DA Verižni učinek je možen Slika 3-1: Diagram poteka za oceno možnosti verižnega učinka 13

3.3 Študija primera za oceno možnosti verižnega učinka Uporabo metodologije, ko smo jo opisali v poglavju 3.2, smo izvedli na študijskem primeru skladišča naftnih derivatov v Račah, za katerega smo pridobili potrebne podatke v prosto dostopnih virih. 3.3.1 Opis skladišča naftnih derivatov Podatke o lokaciji skladišča smo pridobili v aplikaciji Google Maps. [11] V diplomskem delu [12] je navedeno, da skladišče obsega približno 1 400 m 2 in je sestavljeno iz 12 nadzemnih rezervoarjev s kapacitetami od 1 000 m 3 do 10 000 m 3 ter 10 podzemnih rezervoarjev s kapacitetami od 50 m 3 do 100 m 3. Skupno je lahko v skladišču približno 60 000 m 3 goriva. Na sliki 3-1 je razvidno, da so večji rezervoarji med seboj oddaljeni od 20 m do 30 m, najmanjši pa od 7 m do 10 m. Razdalja med rezervoarji na levi in desni strani je od 60 m do 90 m. Vse rezervoarje obdajajo lovilni bazeni. Rezervoarji imajo plavajočo pontonsko streho, fiksno streho, lahko aluminijasto streho in plavajočo aluminijasto membrano, ki preprečuje izhlapevanje goriva. Rezervoarji so opremljeni s sondami, ki prikazujejo nivo goriva in povprečno temperaturo na vrhu, sredini in dnu. V bližini skladišča je naselje, ki je oddaljeno okoli 250 m. Železnica je oddaljena 100 m od skladišča, avtocesta pa 450 m. Slika 3-2: Skladišče naftnih derivatov v Račah 3.3.2 Simulacije primarnega scenarija z računalniškim programom Phast Za primarni scenarij smo izbrali iztekanje goriva iz večjega nadzemnega rezervoarja kapacitete 10 000 m 3, ker smo postavili hipotezo, da bi imel takšen scenarij zadosten potencial za stopnjevanje posledic s prenosom na sosednje rezervoarje. Simulacije smo izvedli z računalniškim programom Phast, v katerem smo izbrali model iztekanje (ang. leak), ki predstavlja iztekanje skozi luknjo v posodi. Model uporablja izračun skozi odprtino ob 14

predpostavki, da ni izgub zaradi trenja, ko fluid teče skozi posodo proti odprtini. Modeliranje lahko poteka s časovno spremenljivim ali konstantnim pretokom. Tarčni objekti so okoliški nadzemni rezervoarji v skladišču. Razdalje med njimi so podane v prejšnjem poglavju. Predpostavljeni vhodni podatki za model so naslednji: Sestava goriva: [13] - n-oktan 20 mas. % - 2,2,4-trimetilpentan 20 mas. % - n-pentan 20 mas. % - n-dekan 20 mas. % - n-dodekan 20 mas. % Meji vnetljivosti smo povzeli po varnostnem listu iz podjetja Hess. [14] Spodnja meja vnetljivosti: 1,4 vol. % Zgornja meja vnetljivosti: 7,5 vol. % Za temperaturo smo vzeli povprečno temperaturo za posamezni letni čas, ki smo jo pridobili na spletni strani Ministrstva za okolje in prostor. [15] Zimsko vreme: - Temperatura: 0,3 C - Hitrost vetra: 1 m/s - Stabilnost ozračja po Pasquillu: F (zelo stabilna atmosfera, ki zavira mehansko turbulenco [16] ). Poletno vreme: - Temperatura: 18,6 C - Hitrost vetra: 2 m/s - Stabilnost ozračja po Pasquillu: D (nevtralna atmosfera, ki niti ne povečuje mehanske turbulence niti je ne zavira [16] ). Podatki o rezervoarju: - Premer: 30 m - Višina: 15 m - Količina goriva: 10 000 m 3 - Tlak: atmosferski. Podatki o lovilnem bazenu rezervoarja: - Višina: 1 m - Površina: 4200 m 2. V predpostavljenem scenariju gorivo izteka iz rezervoarja pod kotom 60 od horizontale. Simulacije iztekanja smo izvedli za odprtine premerov 50 mm, 100 mm, 200 mm in 400 mm. Uporabili smo izračune z nespremenljivim pretokom. Za vsako vrednost premera smo spreminjali še nivo tekočine nad odprtino (ang. tank head) ter višino iztekanja nad tlemi (ang. elevation). Za vsak premer odprtine smo naredili tri primere: 15

- primer 1: odprtina je v bližini dna posode (nivo tekočine nad odprtino je 14,5 m, iztekanje je 1 m nad tlemi) - primer 2: odprtina je na sredini posode (nivo tekočine nad odprtino je 7 m, iztekanje je 8 m nad tlemi) - primer 3: odprtina je v bližini vrha posode (nivo tekočine nad odprtino je 2 m, iztekanje je 14 m nad tlemi). a) Iztekanje iz odprtine premera 50 mm Rezultate simulacij za odprtino premera 50 mm in tri obravnavane primere, tj. luknja pri dnu, na sredini in pri vrhu rezervoarja, prikazujejo tabele 3-1, 3-2 in 3-3. Rezultati predstavljajo radialne razdalje od točke iztekanja do zgornje in spodnje meje vnetljivosti ter do polovične vrednosti spodnje meje vnetljivosti. Napovedani izidi so goreč curek in goreča luža, za katera so podane radialne razdalje, na katerih je dosežena vrednost toplotnega sevanja 15 kw/m 2 v skladu s podanimi mejnimi vrednostmi v tabeli 2-1, poglavje 2.2.2. Prav tako je možen izid eksplozija hlapov, za katere je navedena radialna razdalja do nadtlaka 22 kpa. V zadnjih treh vrsticah so podane dolžine plamenov v primeru gorečega curka in goreče luže ob takojšnjem ali zakasnelem vžigu. Tabela 3-1: Razdalje za 50 mm odprtino (primer 1) Enota Zima Poletje Zgornja meja vnetljivosti (7,5 %) m 13 10 Spodnja meja vnetljivosti (1,4 %) m 51 36 Polovična vrednost spodnje meje vnetljivosti (0,7 %) m 175 120 Požar curka tekočine, sevanje 15 kw/m 2 m 44 44 Goreča luža, takojšni vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 29 30 Goreča luža, zakasneli vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 53 40 Eksplozija, nadtlak 22 kpa m 198 131 Dolžina gorečega curka m 40 34 Dolžina plamena, goreča luža, takojšnji vžig m 20 16 Dolžina plamena, goreča luža, zakasneli vžig m 83 67 16

Tabela 3-2: Razdalje za 50 mm odprtino (primer 2) Enota Zima Poletje Zgornja meja vnetljivosti (7,5 %) m 10 8 Spodnja meja vnetljivosti (1,4 %) m 43 15 Polovična vrednost spodnje meje vnetljivosti (0,7 %) m 156 65 Požar curka tekočine, sevanje 15 kw/m 2 m 28 32 Goreča luža, takojšni vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 24 27 Goreča luža, zakasneli vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 47 33 Eksplozija, nadtlak 22 kpa m 176 77 Dolžina gorečega curka m 35 30 Dolžina plamena, goreča luža, takojšnji vžig m 17 12 Dolžina plamena, goreča luža, zakasneli vžig m 79 55 Tabela 3-3: Razdalje za 50 mm odprtino (primer 3) enota Zima Poletje Zgornja meja vnetljivosti (7,5 %) m 5 5 Spodnja meja vnetljivosti (1,4 %) m 8 10 Polovična vrednost spodnje meje vnetljivosti (0,7 %) m 58 13 Požar curka tekočine, sevanje 15 kw/m 2 m Ni doseženo Ni doseženo Goreča luža, takojšni vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 20 23 Goreča luža, zakasneli vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 33 26 Eksplozija, nadtlak 22 kpa m 63 22 Dolžina gorečega curka m 28 24 Dolžina plamena, goreča luža, takojšnji vžig m 12 8 Dolžina plamena, goreča luža, zakasneli vžig m 62 40 Nato smo spremenili velikost odprtine na 100 mm in ponovili simulacije za tri različne višine, na katerih je točka iztekanja. V nadaljevanju smo postopek ponovili še za velikosti odprtine 200 mm in 400 mm. 17

b) Iztekanje iz odprtine premera 100 mm Rezultate za 100 mm luknjo na dnu, sredini in pri vrhu posode prikazujejo tabele 3-4, 3-5 in 3-6. Tabela 3-4: Razdalje za 100 mm odprtino (primer 1) Enota Zima Poletje Zgornja meja vnetljivosti (7,5 %) m 21 18 Spodnja meja vnetljivosti (1,4 %) m 55 118 Polovična vrednost spodnje meje vnetljivosti (0,7 %) m 122 222 Požar curka tekočine, sevanje 15 kw/m 2 m 72 84 Goreča luža, takojšni vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 36 34 Goreča luža, zakasneli vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 60 57 Eksplozija, nadtlak 22 kpa m 148 268 Dolžina gorečega curka m 59 61 Dolžina plamena, goreča luža, takojšnji vžig m 39 37 Dolžina plamena, goreča luža, zakasneli vžig m 83 92 Tabela 3-5: Razdalje za 100 mm odprtino (primer 2) Enota Zima Poletje Zgornja meja vnetljivosti (7,5 %) m 14 14 Spodnja meja vnetljivosti (1,4 %) m 53 114 Polovična vrednost spodnje meje vnetljivosti (0,7 %) m 178 185 Požar curka tekočine, sevanje 15 kw/m 2 m 53 67 Goreča luža, takojšni vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 28 29 Goreča luža, zakasneli vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 52 52 Eksplozija, nadtlak 22 kpa m 199 226 Dolžina gorečega curka m 51 54 Dolžina plamena, goreča luža, takojšnji vžig m 34 31 Dolžina plamena, goreča luža, zakasneli vžig m 83 92 18

Tabela 3-6: Razdalje za 100 mm odprtino (primer 3) Enota Zima Poletje Zgornja meja vnetljivosti (7,5 %) m 7 7 Spodnja meja vnetljivosti (1,4 %) m 80 75 Polovična vrednost spodnje meje vnetljivosti (0,7 %) m 181 137 Požar curka tekočine, sevanje 15 kw/m 2 m Ni doseženo 43 Goreča luža, takojšni vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 21 24 Goreča luža, zakasneli vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 45 44 Eksplozija, nadtlak 22 kpa m 220 160 Dolžina gorečega curka m 42 43 Dolžina plamena, goreča luža, takojšnji vžig m 26 23 Dolžina plamena, goreča luža, zakasneli vžig m 83 87 c) Iztekanje iz odprtine premera 200 mm Rezultate za 200 mm luknjo na dnu, sredini in pri vrhu posode prikazujejo tabele 3-7, 3-8 in 3-9. Tabela 3-7: Razdalje za 200 mm odprtino (primer 1) Enota Zima Poletje Zgornja meja vnetljivosti (7,5 %) m 25 25 Spodnja meja vnetljivosti (1,4 %) m 83 159 Polovična vrednost spodnje meje vnetljivosti (0,7 %) m 166 331 Požar curka tekočine, sevanje 15 kw/m 2 m 108 137 Goreča luža, takojšni vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 53 50 Goreča luža, zakasneli vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 63 63 Eksplozija, nadtlak 22 kpa m 197 386 Dolžina gorečega curka m 84 97 Dolžina plamena, goreča luža, takojšnji vžig m 67 68 Dolžina plamena, goreča luža, zakasneli vžig m 83 92 19

Tabela 3-8: Razdalje za 200 mm odprtino (primer 2) Enota Zima Poletje Zgornja meja vnetljivosti (7,5 %) m 15 16 Spodnja meja vnetljivosti (1,4 %) m 75 179 Polovična vrednost spodnje meje vnetljivosti (0,7 %) m 209 267 Požar curka tekočine, sevanje 15 kw/m 2 m 79 112 Goreča luža, takojšni vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 39 37 Goreča luža, zakasneli vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 53 54 Eksplozija, nadtlak 22 kpa m 237 324 Dolžina gorečega curka m 69 82 Dolžina plamena, goreča luža, takojšnji vžig m 60 60 Dolžina plamena, goreča luža, zakasneli vžig m 83 92 Tabela 3-9: Razdalje za 200 mm odprtino (primer 3) Enota Zima Poletje Zgornja meja vnetljivosti (7,5 %) m 7 8 Spodnja meja vnetljivosti (1,4 %) m 129 145 Polovična vrednost spodnje meje vnetljivosti (0,7 %) m 240 196 Požar curka tekočine, sevanje 15 kw/m 2 m 52 84 Goreča luža, takojšni vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 25 23 Goreča luža, zakasneli vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 45 46 Eksplozija, nadtlak 22 kpa m 284 258 Dolžina gorečega curka m 58 69 Dolžina plamena, goreča luža, takojšnji vžig m 47 47 Dolžina plamena, goreča luža, zakasneli vžig m 83 92 20

d) Iztekanje iz odprtine premera 400 mm Rezultate za iztekanje iz 400 mm luknje na dnu, sredini in pri vrhu posode prikazujejo tabele 3-10, 3-11 in 3-12. Tabela 3-10: Razdalje za 400 mm odprtino (primer 1) Enota Zima Poletje Zgornja meja vnetljivosti (7,5 %) m 29 27 Spodnja meja vnetljivosti (1,4 %) m 115 234 Polovična vrednost spodnje meje vnetljivosti (0,7 %) m 216 475 Požar curka tekočine, sevanje 15 kw/m 2 m 152 189 Goreča luža, takojšni vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 66 65 Goreča luža, zakasneli vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 66 65 Eksplozija, nadtlak 22 kpa m 260 560 Dolžina gorečega curka m 113 135 Dolžina plamena, goreča luža, takojšnji vžig m 83 92 Dolžina plamena, goreča luža, zakasneli vžig m 83 92 Tabela 3-11: Razdalje za 400 mm odprtino (primer 2) Enota Zima Poletje Zgornja meja vnetljivosti (7,5 %) m 17 18 Spodnja meja vnetljivosti (1,4 %) m 99 163 Polovična vrednost spodnje meje vnetljivosti (0,7 %) m 219 378 Požar curka tekočine, sevanje 15 kw/m 2 m 110 160 Goreča luža, takojšni vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 55 55 Goreča luža, zakasneli vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 55 55 Eksplozija, nadtlak 22 kpa m 259 471 Dolžina gorečega curka m 90 115 Dolžina plamena, goreča luža, takojšnji vžig m 83 92 Dolžina plamena, goreča luža, zakasneli vžig m 83 92 21

Tabela 3-12: Razdalje za 400 mm odprtino (primer 3) Enota Zima Poletje Zgornja meja vnetljivosti (7,5 %) m 8 8 Spodnja meja vnetljivosti (1,4 %) m 172 196 Polovična vrednost spodnje meje vnetljivosti (0,7 %) m 307 259 Požar curka tekočine, sevanje 15 kw/m 2 m 77 125 Goreča luža, takojšni vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 43 40 Goreča luža, zakasneli vžig, sevanje 15 kw/m 2 m 45 45 Eksplozija, nadtlak 22 kpa m 376 351 Dolžina gorečega curka m 75 95 Dolžina plamena, goreča luža, takojšnji vžig m 80 82 Dolžina plamena, goreča luža, zakasneli vžig m 83 92 22

4 Rezultati in diskusija V tem poglavju so strnjeni rezultati, ki smo jih dobili pri analizi primarnega scenarija, tj. iztekanje goriva iz večjega rezervoarja, z računalniškim programom in diskutirane možnosti za nastanek verižnega učinka. Rezultati analize so podani z radialnimi razdaljami, ki predstavljajo radij vplivnega območja, v katerem je vrednost učinka večja ali enaka določeni mejni vrednosti. Večje kot je vplivno območje, večja je možnost verižnega učinka zaradi večjega števila sekundarne opreme na tem območju. 4.1 Diskusija rezultatov za 50 mm odprtino Največja vplivna območja dobimo, če je odprtina na dnu rezervoarja, kar je pričakovano, saj v tem primeru izteče največ goriva. S spreminjanjem višine iztekanja prihaja do največjih razlik v primeru eksplozije in polovične vrednosti spodnje meje vnetljivosti. Radialna razdalja za mejno vrednost nadtlaka 22 kpa v primeru eksplozije je najmanjša pri odprtini na vrhu v poletnem času in znaša 22 m, največja pa je, ko je odprtina na dnu v zimskem času in znaša 198 m. Ob primerjanju rezultatov v zimskih in poletnih razmerah vidimo, da so radialne razdalje, znotraj katerih je pričakovan verižni učinek, pozimi večje, razen v primeru takojšnjega vžiga luže, takrat je razdalja za iztekanje na vrhu posode 20 m pozimi in 23 m poleti, pri iztekanju na dnu pa 29 m pozimi in 30 m poleti. Vidimo, da so si vrednosti med seboj zelo podobne. Primerljive vrednosti dobimo tudi v primeru požara curka tekočine, saj so v primeru odprtine na sredini posode 28 m pozimi in 32 m poleti, v primeru odprtine na dnu posode pa 44 m za oba letna časa. Radialna razdalja za zakasneli vžig luže je najmanjša pri odprtini na sredini rezervoarja v poletnem času in znaša 26 m, največja pa je pri odprtini na dnu v zimskem času, kjer je 53 m. Dolžina gorečega curka upada z višino, na kateri je odprtina. V zimskem času je dolžina plamena pri iztekanju na dnu posode 40 m, pri iztekanju z vrha pa 28 m. V poletnem času pade s 34 m na 24 m. Dolžina plamena goreče luže se močno razlikuje med takojšnjim vžigom in zakasnelim vžigom luže. V zimskem obdobju je dolžina plamena goreče luže pri takojšnjem vžigu, ko je odprtina na dnu, 20 m, pri zakasnelem vžigu pa kar 83 m. Če je odprtina na vrhu rezervoarja, ti dve vrednosti upadeta na 12 m in 62 m. V poletnem času so vrednosti nižje in sicer ko je odprtina na dnu rezervoarja, je dolžina plamena goreče luže pri takojšnjem vžigu 16 m, pri zakasnelem pa 63 m. Če je odprtina na vrhu rezervoarja, sta ti dve vrednosti 8 m in 40 m. Verižni učinek med večjimi rezervoarji na desni strani lahko predpostavimo v vseh primerih eksplozije in goreče luže, saj znašajo razdalje za mejne vrednosti več kot 20 m, kar presega razdaljo med rezervoarji. Tudi dolžine plamenov so v večini primerov zadostne, da plamen doseže sosednji rezervoar. V vseh primerih zato lahko predpostavimo možnost, da pride do verižnega učinka na sosednjem rezervoarju. Požar curka tekočine lahko privede do verižnega učinka med večjimi rezervoarji, če je odprtina na sredini ali na dnu rezervoarja v obeh letnih časih. Pri tem je pomembno tudi, na kateri strani je odprtina, saj če odprtina ni usmerjena proti ostalim rezervoarjem, verižnega učinka ne bo. V primeru eksplozije lahko verižni učinek predpostavimo tudi na rezervoarjih na levi strani skladišča, razen v primeru odprtine na vrhu rezervoarja v poletnem času. 23

4.2 Diskusija rezultatov za 100 mm odprtino Tudi v primeru 100 mm odprtine so največja vplivna območja, če predpostavimo odprtino iztekanja pri dnu rezervoarja. Vpliv letnega časa je pomemben le pri eksploziji, kjer se razdalje znatno razlikujejo; v primeru odprtine pri dnu ali na sredini posode je radialna razdalja do nadtlaka 22 kpa največja v poletnih razmerah (268 m oz. 226 m), medtem ko v primeru iztekanja z vrha posode v zimskih razmerah (220 m). Pri ostalih izidih so razdalje v poletnih in zimskih razmerah podobne. Pri takojšnjem vžigu luže so vrednosti za posamezne višine, na katerih je odprtina, podobne. Če je odprtina pri vrhu, sta radialni razdalji do mejne vrednosti toplotnega sevanja (15 kw/m 2 ) 21 m pozimi in 24 m poleti, ko je pri dnu posode, pa sta ti dve vrednosti 36 m in 34 m. Isto velja za zakasneli vžig luže, kjer sta vplivni območji v primeru odprtine pri vrhu polmera 45 m pozimi in 44 m poleti, če je odprtina pri dnu, pa 60 m pozimi in 57 m poleti. Požar curka tekočine ne predstavlja nevarnosti, ko je odprtina na vrhu in je zimski čas. Pri odprtini na vrhu in poletnem času pa je vplivno območje najmanjše in sicer do radialne razdalje 43 m. Največje vplivno območje za požar curka tekočine je, ko je odprtina na dnu v poletnem času in sega do razdalje 84 m. V primeru eksplozije vplivna območja v zimskem času naraščajo, če zvišujemo lokacijo odprtine iztekanja iz rezervoarja, v poletnem obdobju pa padajo. Tako dobimo v zimskem času vplivno območje s polmerom 220 m, ko je odprtina na vrhu, ko je na dnu, pa ta vrednost pade na 148 m. V poletnem času je razdalja za stopnjevanje učinka, če je odprtina na vrhu rezervoarja, 160 m, ko je na dnu pa 268 m. Tudi v tem primeru dolžina plamena gorečega curka upada z višino, na kateri je odprtina, in sicer v zimskem času pade z 59 m (dno) na 42 m (vrh). V poletnem času so vrednosti nekoliko večje kot v zimskem. Dolžina gorečega curka v poletnem času, ko je odprtina na dnu posode, je 61 m, ko je odprtina na vrhu posode, je 43 m. V primeru takojšnjega vžiga goreče luže je plamen dolg 39 m, ko je odprtina na dnu posode in 26 m, ko je na vrhu posode v zimskem času. Poleti so vrednosti nekolike nižje in sicer 37 m, ko je odprtina na dnu in 23 m, ko je odprtina na vrhu. Dolžina plamena pri zakasnelem vžigu goreče luže je v zimskem času v vseh primerih 83 m, v poletnem času pa 92 m, le ko je odprtina na vrhu rezervoarja, upade na 87 m. Verižni učinek lahko ocenimo kot možen med večjimi rezervoarji v vseh primerih, razen v primeru požara curka tekočine v zimskih razmerah in je iztekanje pri vrhu rezervoarja. Ko je odprtina pri dnu rezervoarja, lahko predpostavimo, da bi prišlo do verižnega učinka tudi na rezervoarjih na levi strani skladišča, razen v primeru takojšnjega vžiga goreče luže. Če je odprtina na sredini, predpostavimo verižni učinek na sosednjem rezervoarju in v primeru požara curka tekočine v poletnem času tudi na rezervoarje na levi strani skladišča. 4.3 Diskusija rezultatov za 200 mm odprtino Pri iztekanju iz 200 mm odprtine je vzorec isti, kot pri iztekanju iz 100 mm odprtine. Najmanjše vplivno območje za primer takojšnjega vžiga luže je, ko je odprtina na vrhu rezervoarja v poletnem času in znaša radialna razdalja do mejne vrednosti 23 m. V zimskem času ta vrednost naraste le za 2 m. Največja varnostna razdalja za takojšen vžig luže je, ko imamo odprtino na dnu v zimskem času in znaša 53 m. Pri zakasnelem vžigu luže dobimo večje vrednosti poleti, vendar samo za 1 m. Ko je odprtina na dnu rezervoarja, sta vrednosti za oba letna časa enaki in znašata 63 m. Požar curka tekočine ima najmanjše vplivno območje, ko je odprtina na vrhu v zimskem času in znaša 52 m. Ta vrednost je največja, ko je odprtina na dnu rezervoarja v poletnem času in znaša 137 m. 24

Vzorec pri eksplozijah je isti kot v prejšnjem primeru. Največje vplivno območje dobimo v poletnem času, ko je odprtina na dnu. Takrat je polmer vplivnega območja 386 m. Če v istem letnem času postavimo odprtino na vrh, dobimo radialno razdaljo 258 m. Najmanjša vrednost je 197 m, dobimo jo v zimskem obdobju, ko je odprtina na dnu rezervoarja. Dolžina plamenov se v tem primeru poveča in sledi vzorcu rezultatov 100 mm odprtine. Opazimo, da je tudi tukaj dolžina plamena zakasnelega vžiga goreče luže konstanta in znaša 83 m pozimi in 92 m poleti. Opazimo tudi, da vremenski pogoji ne vplivajo veliko na dolžino plamena pri takojšnjem vžigu goreče luže, saj se dolžine pri posameznih višinah izpusta med sabo razlikujejo le za približno 1 m. Tudi v tem primeru ocenjujemo, da obstaja možnost verižnega učinka med večjimi rezervoarji pri večini izidov. Ko je odprtina na dnu, lahko predpostavimo verižni učinek tudi na rezervoarje na levi strani skladišča, razen v primeru takojšnjega vžiga goreče luže. V primeru odprtine na sredini, se na levo lahko razširi le požar curka tekočine, v primeru odprtine na vrhu pa požar curka tekočine v poletnem času. 4.4 Diskusija rezultatov za 400 mm odprtino V primeru iztekanja iz 400 mm odprtine se vplivna območja le še povečajo, verižni učinek lahko povzročijo vsi izidi. V primeru goreče luže so razlike med poletjem in zimo v vseh primerih minimalne. Največje so, ko je odprtina pri vrhu rezervoarja. Ko gre za takojšen vžig, dobimo v poletnem času za odprtino na vrhu radialno razdaljo vplivnega območja 40 m. V zimskem času je razdalja za zakasneli vžig 45 m. Če postavimo odprtino na sredino rezervoarja, dobimo tako za takojšen vžig kot za zakasneli vžig razdaljo 55 m, pozimi in poleti. Ko je odprtina pri dnu, pa znaša vrednost 66 m pozimi in 65 m poleti. Požar curka tekočine ima najmanjšo varnostno razdaljo 77 m, ki jo dobimo, ko je odprtina na vrhu rezervoarja v zimskem času, največja pa je, ko je odprtina na dnu v poletnem času, in znaša 189 m. Tudi v primeru 400 mm odprtine imamo največjo dolžino plamena pri zakasnelem vžigu goreče luže 83 m v zimskem času in 92 m v poletnem času neodvisno od višine odprtine. Dolžina plamena pri takojšnjem vžigu naraste v obeh letnih časih na isti vrednosti, kot sta pri zakasnelem vžigu, le ko je odprtina na vrhu rezervoarja, vrednosti upadeta na 80 m v zimskem in 82 m v poletnem času. Dolžina gorečega curka se poveča in sledi vzorcu 100 mm in 200 mm odprtine. Vzorec pri eksploziji je tudi tukaj enak kot prej. V zimskem obdobju ima vplivno območje polmer 260 m, ko je odprtina pri dnu rezervoarja. Če jo postavimo na vrh, vrednost narase na 376 m. V poletnem času je največje vplivno območje, ko je odprtina na dnu rezervoarja, in znaša polmer 560 m. Najmanjše pa dobimo, ko je odprtina na vrhu. Takrat vrednost pade na 351 m. 25

5 Zaključek V diplomskem delu smo opisali metodo preliminarne analize nevarnosti verižnega učinka, predlagali algoritem za njeno izvedbo in z njim izdelali preliminarno oceno možnosti verižnega učinka za primer skladišča naftnih derivatov. Ob pregledu zakonodaje o verižnem učinku smo ugotovili, da le-ta ne podaja konkretnih navodil in informacij, ki bi jih lahko uporabili za oceno možnosti verižnega učinka. Zato smo razvili metodologijo, v kateri smo opisali glavne korake, ki jim sledimo za preliminarno oceno možnosti verižnega učinka. Glavni koraki metodologije so definiranje primarnega scenarija, analiza tega scenarija in primerjava izračunanih radialnih razdalj za mejne vrednosti stopnjevalnih učinkov (toplotnega sevanja ali nadtlaka) z razdaljami do sosednjih (tarčnih) objektov. Pregled preteklih nesreč je pokazal, da so se v skladiščih naftnih derivatov že zgodili verižni učinki v primeru razlitja večje količine goriva. Značilna sekvenca dogodkov je izlitje goriva, vžig ali eksplozija hlapov, ki povzroči sekundarne učinke, kot so eksplozije in požari na sosednjih rezervoarjih. Izkušnje iz preteklih nesreč tudi kažejo, da bi z ustreznimi varnostnimi sistemi, doslednim upoštevanjem obratovalnih postopkov in večjimi razdaljami med rezervoarji lahko preprečili verižne učinke večje nesreče. Na konkretnem primeru skladišča naftnih derivatov smo izvedli analizo možnosti za nastanek verižnega učinka z uporabo predlagane metodologije. Za primarni scenarij smo izbrali iztekanje iz 10 000 m 3 rezervoarja. Analize iztekanja smo izvedli za različne velikosti odprtin od 50 mm do 400 mm, ki smo jih postavili na različne višine rezervoarja. Ugotovili smo, da obstaja možnost za prenos učinka na sosednje rezervoarje pri večini napovedanih izidov (ocenjujemo okoli 85 % izidov), tako v poletnih kot v zimskih razmerah. Ocenjene razdalje za mejne vrednosti učinkov namreč presegajo dejansko oddaljenost rezervoarjev na lokaciji. Če bi bili večji rezervoarji med sabo oddaljeni npr. za 10 m več, bi se število izidov z možnostjo verižnega učinka precej zmanjšalo (ocenjujemo na okoli 65 % izidov). Diplomsko delo predstavlja preliminarno raziskavo možnih metod in pristopov za oceno možnosti verižnih učinkov pri nesrečah z nevarnimi snovmi. Predlagana metodologija je razmeroma preprosta za uporabo v realnih industrijskih obratih. Ocenjujemo, da bi izkušen strokovnjak potreboval nekaj ur za analizo možnosti verižnega učinka enega primarnega scenarija. Tak strokovnjak bi moral imeti dobro znanje modeliranja scenarijev nezgod, sposobnost uporabe ustreznih računalniških programov ter zmožnost ustrezne interpretacije napovedanih izidov in njihovih vplivnih območij. Rezultati diplomskega dela so potrdili postavljeno hipotezo, da iztekanje goriva iz velikega rezervoarja ter posledični požar ali eksplozija lahko povzročita prenos učinkov toplotnega sevanja ali nadtlaka na sosednje rezervoarje in njihove poškodbe v tolikšni meri, da bi bil možen verižni učinek. Za nadaljevanje raziskav na področju ocenjevanja možnosti verižnega učinka predlagamo analize dodatnih scenarijev iztekanja iz npr. železniške cisterne ali avtocisterne pri prečrpavanju goriv ali iztekanje iz cevovoda pri transportu goriv. Zanimivo bi bilo preučiti tudi zahtevnejše metode, ki natančneje ocenjujejo verjetnost in posledice verižnega učinka in presoditi, ali bi bila izvedba takšnih metod v praksi sploh izvedljiva in smiselna glede na njihovo zahtevnost in zamudnost. 26

6 Literatura [1] Health and Safety Executive, PEMEX LPG Terminal, Mexico City, Mexico. 19th November 1984. http://www.hse.gov.uk/comah/sragtech/casepemex84.htm (dostop 28. 6. 2016) [2] R. M. Darbra, A. Palacios, J. Casal, Domino effect in chemical accidents: Main features and accident sequences, Journal of Hazardous Materials, 183 (1-3), 565-573, 2010. [3] B. Abdolhamidzadeh, T. Abbasi, D. Rashtchian, S. A. Abbasi, Domino effect in processindustry accidents An inventory of past events and identification of some patterns. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 24 (5), 575-593, 2011. [4] V. Cozzani, G. Reniers, Domino Effects in the Process Industries: Modelling, Prevention and Managing. Elsevier, 2013. [5] DNV GL, Phast flier, marec 2014. https://www.dnvgl.com/images/phast-flier_tcm8-56726.pdf (dostop 28. 6. 2016). [6] DNV GL, Phast: Tutorial Manual, DNV Software. London, UK. [7] European Commission, Industrial accidents. 19. 11. 2015. http://ec.europa.eu/environment/seveso/ (dostop 15.5.2016). [8] Uradni list Evropske unije, Direktiva 2018/12/EU Evropskega parlamenta in sveta. 4. julij 2012. http://eur-lex.europa.eu/legalcontent/sl/txt/html/?uri=celex:32012l0018&from=en (dostop 15. 5. 2016). [9] Vlada Republike Slovenije, Uredba o preprečevanju večjih nesreč in zmanjševanju njihovih posledc, 25. marec 2016. http://www.pisrs.si/pis.web/pregledpredpisa?id=ured6958# (dostop 31.8.2016) [10] G. Arturson, The Tragedy of San Juanico - The Most Severe LPG Disaster in History. Burns Incl Therm Inj, 13 (2), 87-102, 1987. [11] Google maps, Petrol skladiščenje d.o.o, Fram 9D, 2313 Fram. Leto 2016. https://goo.gl/maps/bpnd4kdvayf2 (dostop 22.8.2016) [12] B. Škorja, Skladiščenje naftnih derivatov v skladišču Petrol Rače. Diplomsko delo. Univerza v Mariboru, Fakulteta za logistiko. Celje, oktober 2010. [13] Z. N. Pintarič, Assessment of the consequences of accident scenarios involving dangerous substances, Process Safety and Environmental Protection, 85 (B1) 23 38, 2007. [14] Hess, Safety Data Sheet, Gasoline All Grades, August 2012. https://www.hess.com/docs/us-safety-data-sheets/gasoline-all-grades.pdf?sfvrsn=2 (dostop 28. 6. 2016). [15] Ministrstvo za okolje in prostor - Agencija Republike Slovenije za okolje, 5. 3. 2015. http://meteo.arso.gov.si/met/sl/archive/ (dostop 15. 5. 2016). [16] AirWare On-line Reference Manual, Pasquilll Stability Classes, junij 2007. http://www.ess.co.at/manuals/airware/stability_class.html (dostop 28. 6. 2016). 27

Izjava o istovetnosti tiskane in elektronske verzije 28