Защита нефтегазовых объектов: роль исследований в формировании противопожарных требований

Традиционно безопасность объектов нефтегазовой отрасли и ее технологических процессов обеспечивалась соблюдением унифицированных норм, но рост числа уникальных проектов потребовал гибких решений. В 2022 году в закон № 123-ФЗ внесли изменения, разрешающие использовать не только стандартные нормативы, специальные технические условия (СТУ) и расчеты рисков, но и стандарты организаций и даже экспериментальные данные для обоснования мер защиты. Это дало возможность проводить масштабные исследования — от натурных испытаний теплоизоляционных материалов до моделирования эвакуации с многоярусных установок.

Текст:

Андрей Лагозин, заместитель начальника ФГБУ ВНИИПО МЧС России — начальник научно-исследовательского центра;

Анна Мордвинова, заместитель начальника отдела — начальник сектора, к.т.н.;

Валерий Некрасов, ведущий научный сотрудник, к.т.н.;

Максим Федоринов, старший научный сотрудник.

Эксплуатация объектов нефтегазовой отрасли сопровождается определенным уровнем пожарной опасности, которая во многом обусловлена присутствием в технологических процессах объектов большого количества пожаровзрывоопасных веществ, а также сложностью и разнообразием технологического и вспомогательного оборудования, подверженного различным отказам и поломкам. Основной задачей системы противопожарной защиты объекта является оперативное обнаружение, локализация и ликвидация пожароопасных ситуаций на самом раннем этапе, до момента, когда небольшой инцидент может перерасти в крупный пожар. В совокупности с противопожарными мероприятиями, направленными на предотвращение возникновения пожаров и обеспечение безопасной эвакуации, а также мероприятиями, обеспечивающими эффективную работу пожарных подразделений, достигается определенный уровень пожарной безопасности объекта. Залогом успешного и безопасного функционирования любого объекта защиты является соблюдение нормативных требований пожарной безопасности на всех этапах его жизненного цикла. 

Эволюция норм: от шаблонов к гибким решениям

Современное противопожарное нормирование объектов нефтегазового комплекса базируется на требованиях ведомственных и всесоюзных норм, имеющих многолетнюю практику применения. Пожарная безопасность производственного объекта определяется во многом пожарной безопасностью протекающих на объекте технологических процессов, которая основывается на анализе их пожарной опасности. Нормативные требования к объекту предъявляются в зависимости от его классификационных признаков. Следует отметить, что нормативные требования пожарной безопасности унифицированы, но при проектировании, строительстве и эксплуатации конкретного объекта необходимо принимать во внимание его специфические особенности. 

До определенного времени условия соответствия объекта защиты требованиям пожарной безопасности включали в себя ограниченное число вариантов. Так, согласно требованиям Федерального закона от 22 июля 2008 № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», при выполнении обязательных требований пожарной безопасности, установленных нормативными правовыми актами, должно выполняться одно из двух условий: выполнение в полном объеме требований нормативных документов по пожарной безопасности или непревышение расчетных величин пожарного риска для рассматриваемого объекта допустимых значений. Эти условия не позволяли в полной мере рассматривать уникальные нетиповые производственные объекты, имеющие особенности объемно-планировочных, конструктивных, технологических и других решений или на которых применяются новые принципы и подходы к обеспечению пожарной безопасности.

В 2022 году в указанный были закон внесены изменения, согласно которым пожарная безопасность объекта защиты считается обеспеченной при выполнении требований закона и одного из следующих условий: 

• соответствие нормативным документам, установленным в пункте 1 части 3 статьи 4 закона; 
• соблюдение допустимых значений пожарного риска; 
• выполнение требований специальных технических условий (СТУ), отражающих специфику объекта и содержащих комплекс инженерно-технических и организационных мероприятий; 
• выполнение требований стандарта организации (СТО), согласованного в установленном порядке; 
• подтверждение обеспечения пожарной безопасности результатами исследований, расчетов или испытаний. 

Таким образом, в настоящее время требования законодательства позволяют применять определенную вариативность для подтверждения соответствия объектов защиты требованиям пожарной безопасности. При этом следует отметить необходимость выполнения соответствующих нормативных правовых актов и документов, регламентирующих порядок применения нормативных документов по пожарной безопасности, разработки СТУ, СТО и проведения расчетов пожарного риска, а именно:

• приказа Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) от 13 февраля 2023 № 318 «Об утверждении перечня документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (с изменениями на 25 ноября 2024 года)»;
• приказа МЧС России от 28 ноября 2011 № 710 «Об утверждении Административного регламента Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий предоставления государственной услуги по согласованию специальных технических условий для объектов, в отношении которых отсутствуют требования пожарной безопасности, установленные нормативными правовыми актами Российской Федерации и нормативными документами по пожарной безопасности, отражающих специфику обеспечения их пожарной безопасности и содержащих комплекс необходимых инженерно-технических и организационных мероприятий по обеспечению их пожарной безопасности (с изменениями на 26 ноября 2018 года)»;
• приказа МЧС России от 15 ноября 2022 № 1161 «Об утверждении Порядка согласования стандартов организаций, содержащих требования пожарной безопасности»;
• приказа МЧС России от 26 июня 2024 № 533 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах».

Выполняя положения всех перечисленных выше документов, проектировщик вправе применять различные варианты при разработке концепции обеспечения пожарной безопасности объекта защиты.

Научные исследования как основа новых нормативов

ФГБУ ВНИИПО МЧС России, являясь головным научным учреждением МЧС России пожарно-технического профиля, имеет большой опыт проведения научных теоретических, расчетных и экспериментальных исследований в области пожарной безопасности производственных объектов нефтегазового комплекса, результаты которых получили свое отражение в виде нормативных требований и сводов правил по пожарной безопасности, а также в виде комплекса противопожарных мероприятий для конкретных производственных объектов, эксплуатирующихся в нашей стране. Опыт разработки нормативных требований пожарной безопасности для данных объектов позволяет выявить некоторые проблемы противопожарного нормирования, в частности:

• отсутствие комплексных нормативных документов, регламентирующих требования пожарной безопасности к различным объектам нефтегазового комплекса, что приводит к необходимости разработки СТУ;
• противоречия в нормативных документах, регламентирующих отдельные положения пожарной безопасности различных министерств и ведомств, которые создают необходимость детального анализа и гармонизации требований в рамках разработки СТУ, а иногда и «двойного» нормирования, как например, для объектов, подлежащих контролю и надзору со стороны Российского морского регистра судоходства. Его требования основаны на международных нормах, конвенциях и соглашениях, применяющих подходы, терминологию и понятийный аппарат, которые существенно отличаются от принятых в нормативных документах по пожарной безопасности;
• сложность взаимодействия российской и зарубежной нормативной базы при привлечении иностранных проектных организаций, необходимость адаптации требований лучших мировых практик к их реализации на территории Российской Федерации. 

Вместе с тем в последнее время все чаще используется возможность обоснования пожарной безопасности объектов защиты путем проведения расчетных теоретических и экспериментальных исследований. 

Применение различных расчетов при обосновании тех или иных противопожарных мероприятий, в том числе расчетов пожарного риска или теплотехнических, сейчас встречается довольно часто, в отличие от экспериментов. Примером экспериментальных исследований, обосновывающих нормативные требования к теплоизоляционным конструкциям технологических трубопроводов для завода по производству сжиженного природного газа на о. Сахалин, является научный эксперимент, выполненный специалистами института в 2007 году. 

Основные результаты эксперимента, которые представлены в работе [1],при применении дополнительных противопожарных мероприятий позволили допустить использование на объекте теплоизоляционных конструкций, выполненных из пенополиизоцианурата с покровным слоем из полиэфирного стеклопластика, а также с покровным слоем из армированной эпоксидной смолы. При огневых испытаниях моделировалось воздействие горения углеводородов на теплоизоляционные конструкции в начальной стадии пожара на наружной установке. В качестве сценариев пожара рассматривались пожар пролива и факельное горение.

Рис.1 — Воздействие газовой горелки на горизонтально расположенный образец из пенополиуретана с покровным слоем из армированной эпоксидной смолы [1]

В качестве основного вывода эксперимента получено утверждение, что при определении возможности использования тех или иных видов теплоизоляционных конструкций необходимо учитывать не только горючесть теплоизоляционных материалов, но и конструкцию теплоизоляции, а также свойства материалов ее покровного слоя.[1]

Эксперимент как основа для совершенствования нормативных требований

Также институт применяет на практике результаты экспериментальных исследований не только для разработки комплекса противопожарных мероприятий, но и возможности проведения расчетов, в том числе времени эвакуации и оценки пожарного риска для конкретных объектов защиты. В 2007 г. проведено экспериментальное исследование скоростей движения персонала на упомянутом выше заводе СПГ на о. Сахалин, когда на одной из технологических линий завода проводилось экспериментальное моделирование эвакуации с верхних ярусов технологической этажерки. Результаты эксперимента опубликованы в статье [2].В 2019 г. проведен похожий натурный эксперимент по определению времени эвакуации и спасения персонала с многоярусной технологической этажерки одного из производственных объектов Арктического региона, результаты этих исследований представлены в работе [3].Эксперимент 2019 г. дополнительно охватывал изучение процесса передвижения по вертикальным участкам предполагаемого пути эвакуации (по стремянкам), изучал параметры передвижения спасателей при спасении условного пострадавшего работника предприятия. В результате экспериментов были получены новые данные о скоростях движения персонала при эвакуации и сотрудников пожарного подразделения при спасении, эти новые данные были использованы в различных расчетах.

а)

б)

Рис. 2 — Экспериментальное моделирование процессов эвакуации и спасения людей при пожаре с этажерки технологической линии газоперерабатывающего завода (а — изучение движения сотрудников пожарных подразделений вверх и вниз по вертикальным стремянкам, б — изучение процесса передвижения сотрудников пожарных подразделений с носилками при спасении пострадавшего)

Следует отметить, что результаты проведенных исследований также могут послужить основой для совершенствования нормативных требований действующих сводов правил. Так, разработка комплекса противопожарных мероприятий для ряда объектов газоперерабатывающих предприятий впоследствии послужила основой для внесения новых нормативных требований в свод правил СП 4.13130.2013 «Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты. Требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям» для решения следующей проблемы.

Эффективность различных технологических процессов, использующих, например, криогенные технологии, достаточно сильно зависит от расстояний между отдельными установками и/или оборудованием. При увеличении расстояний из-за теплообмена с внешней средой наблюдается процесс растепления холодных трубопроводов, и транспортируемая среда поступает в технологический аппарат не с теми параметрами, которые требуются для ведения эффективного технологического процесса, что требует принятия дополнительных мер по снижению температуры. Это вынуждает компактно размещать технологическое оборудование и трубопроводы, объединять отдельные секции наружных установок в единую крупногабаритную технологическую установку, обостряя вопрос обеспечения пожарной безопасности.

Учитывая опыт разработки нормативных требований для технологических многоярусных этажерок газоперерабатывающих предприятий и заводов по производству СПГ, Изменением № 3 к своду правил СП 4.13130.2013, которое вступило в действие с 01 декабря 2022 г., установлены максимально допустимые габаритные размеры наружных установок (этажерок и технологических площадок), содержащих технологическое оборудование с легко воспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ), горючими жидкостями (ГЖ) и горючими газами (ГГ), которые допускается увеличивать при выполнении дополнительных противопожарных мероприятий, среди которых необходимость в обеспечении требуемых пределов огнестойкости (значения которых указано в п. 6.10.5.28 СП 4.13130.2013), характеризующих способность несущих и ограждающих конструкций наружных установок сохранять устойчивость, целостность и геометрическую неизменяемость в течение определенного времени в условиях пожара.

Вторым этапом вышло Изменение № 4 к своду правил СП 4.13130.2013, которое вступило в действие с 1 декабря 2023 г. В нем предусматривается альтернативный изложенному ранее подход к назначению пределов огнестойкости, использующий понятие «зона воздействия пожара», который заключается в:

• обеспечении предела огнестойкости не менее R 120 для несущих конструкций площадок и этажерок наружных установок, на которых расположено оборудование и аппараты с ЛВЖ, ГЖ и ГГ, на высоту отметки первого яруса, но не менее 12 м, и перекрытия первого яруса, оказывающихся в зоне воздействия пожара (при соответствующем обосновании);
• обеспечении предела огнестойкости не менее R 120 для несущих конструкций площадок и этажерок наружных установок на высоту следующего яруса и несущих конструкций перекрытия этого яруса, для многоярусных площадок и этажерок наружных установок с перекрытиями, на которых возможно горение ЛВЖ, ГЖ и ГГ, оказывающихся в зоне воздействия пожара (при соответствующем обосновании).

Под термином «зона воздействия пожара» подразумевается пространство в длину, ширину и высоту, в которое могут при аварийной ситуации выйти ЛВЖ, ГЖ или ГГ, горение которых может привести к существенным повреждениям технологического оборудования и трубопроводов. Данный подход имеет практику применения за рубежом, подробнее о которой рассуждают авторы статьи [4]. 

Будущее нормирования: дорожная карта изменений

Проблемы несовершенства нормативной правовой базы в области пожарной безопасности в настоящее время решаются на государственном уровне за счет административной поддержки со стороны Правительства РФ, утвердившего своим распоряжением необходимость внесения изменений в российские нормы. Активные изменения в настоящий момент претерпевают своды правил, регламентирующие вопросы пожарной безопасности объектов с обращением сжиженного природного газа. Изменения разрабатываются на основе результатов проведения натурных испытаний в соответствии с поручением Правительства РФ от 13 февраля .2021 г. № 350-р «Об утверждении Плана мероприятий «Дорожной карты» по развитию рынка малотоннажного сжиженного природного газа и газомоторного топлива в Российской Федерации на период до 2025».

В заключение можно отметить, что в настоящее время нормирование пожарной безопасности сложных уникальных производственных объектов, в том числе эксплуатируемых в экстремальных условиях объектов нефтегазового комплекса, базируется на проведении научных теоретических и экспериментальных исследований с учетом наилучшей мировой практики в области обеспечения пожарной безопасности. Применение различных расчетных и экспериментальных исследований позволяет научно обосновывать различные противопожарные мероприятия.

Литература:

1. «Пожарная опасность теплоизоляционных конструкций из горючих и трудногорючих материалов» / И.А. Болодьян, Ю.И. Дешевых, Ю.Н. Шебеко, Д.М. Гордиенко, В.П. Некрасов, П.А. Трусков, А.А. Бондарев //Пожарная безопасность. 2007. № 2. С. 59-66
2. «Исследование процесса эвакуации людей при пожаре с этажерки технологической линии газоперерабатывающего завода»/ Шебеко Ю.Н., Гордиенко Д.М., Некрасов В.П., Дроздов А.Е., Черноплеков А.Н., Шавкин С.В., Ляпин А.А., Дешевых Ю.И., Гилетич А.Н.//Пожарная безопасность. 2008. № 1. С. 83-88.
3. «Экспериментальное исследование процессов эвакуации и спасения людей при пожаре с этажерки технологической линии газоперерабатывающего завода»/ Лагозин А.Ю., Шебеко Ю.Н., Леончук П.А., Клементьев Б.А., Самошин Д.А. // Безопасность труда в промышленности. 2021. № 6. С. 69-74.
4. «Сравнительный анализ требований России и США к огнестойкости строительных конструкций нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов»/ Б.А. Клементьев, А.В. Калач, М.В. Гравит // Пожаровзрывобезопасность. 2021. Т. 30. № 5. С. 5–22.