Επικινδυνότητα συστήµατος µεταφοράς φυσικού αερίου: Αποστάσεις ασφαλείας από σωληναγωγούς σε περίπτωση διάρρηξης

1 Επικινδυνότητα συστήµατος µεταφοράς φυσικού αερίου: Αποστάσεις ασφαλείας από σωληναγωγούς σε περίπτωση διάρρηξης Φ. Ρήγας, ΧΜ Αναπλ. Καθηγητής ΕΜΠ Σ. Σκλαβούνος, ΧΜ Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Σχολή Χηµικών Μηχανικών Μονάδα Ασφάλειας-Υγιεινής-Περιβάλλοντος 1. Εισαγωγή Εκτός από τα πλωτά µέσα, όπου το φυσικό αέριο µεταφέρεται υγροποιηµένο υπό ψύξη, για τη διακίνησή του από τους τόπους άντλησης στους τελικούς καταναλωτές χρησιµοποιούνται σωληναγωγοί που το µεταφέρουν συµπιεσµένο. Ωστόσο, τα συστήµατα αυτά σε συνδυασµό µε τις τεράστιες ποσότητες που διακινούνται καθηµερινά, έχουν οδηγήσει στην εκδήλωση µεγάλου αριθµού ατυχηµάτων, τόσο κατά τη µεταφορά φυσικού αερίου (σωληναγωγοί υψηλής πίεσης), όσο και κατά τη διανοµή του σε δίκτυα πόλεων (δίκτυα µέσης και χαµηλής πίεσης). Ο καθορισµός, λοιπόν, των αποστάσεων ασφαλείας εκατέρωθεν των σωληναγωγών φυσικού αερίου για τα δυσµενέστερα πιθανά σενάρια ατυχηµάτων σε περίπτωση διάρρηξης είναι το αντικείµενο αυτής της εργασίας. Προκειµένου τα αποτελέσµατα να ανταποκρίνονται στην Ελληνική πραγµατικότητα, µελετήθηκαν τα δίκτυα διανοµής και µεταφοράς φυσικού αερίου χαµηλής, µέσης και υψηλής πίεσης που πρόσφατα εγκαταστάθηκαν στη χώρα µας. εδοµένα αναφορικά µε τα µεγέθη και τις εσωτερικές πιέσεις των αγωγών ζητήθηκαν και ελήφθησαν από την ΕΠΑ. ιερευνήθηκαν κρίσιµοι παράγοντες ασφαλείας των σωληναγωγών, όπως η επίδραση των ατµοσφαιρικών συνθηκών, η εσωτερική πίεση και η διάµετρος των σωληναγωγών και εξήχθησαν χρήσιµα συµπεράσµατα για τις άµεσες επιδράσεις αυτών των παραµέτρων στην απόσταση ασφαλείας που υπολογίζεται για το κάθε ατύχηµα. Τα αποτελέσµατα επεξεργάσθηκαν και οδήγησαν στην κατασκευή εύχρηστων διαγραµµάτων πρόβλεψης των αποστάσεων ασφαλείας για ποικίλες περιπτώσεις, τα οποία επιτρέπουν τον άµεσο προσδιορισµό της ζητούµενης απόστασης χωρίς την ανάγκη προσφυγής σε χρονοβόρους και πολύπλοκους υπολογισµούς. Τέτοιου τύπου διαγράµµατα θα µπορούσαν να βρουν εφαρµογή σε διαδικασίες επισήµανσης περιοχών υψηλού κινδύνου εκατέρωθεν των σωληναγωγών φυσικού αερίου, οι οποίες µάλιστα έχουν θεσµοθετηθεί στις ΗΠΑ για σωληναγωγούς υγρών καυσίµων [1]. Στα σηµαντικά συµπεράσµατα αυτής της εργασίας συγκαταλέγεται η αλλαγή συµπεριφοράς ενός αερίου ελαφρύτερου του αέρα κατά τη διαφυγή, όταν κατά την εκτόνωσή του από υψηλή πίεση σε ατµοσφαιρική µετατρέπεται σε αέριο βαρύτερο του αέρα. Άλλη χρήσιµη παρατήρηση που προκύπτει από την εργασία είναι η δυνατότητα πρόβλεψης του πιθανότερου σεναρίου ανάφλεξης του διαφυγόντος αερίου µε την κατάλληλη µεθοδολογία, ανάλογα µε τις συνθήκες που επικρατούν κατά τη διαφυγή. Εξάλλου, η ανάλυση που πραγµατοποιήθηκε έδειξε ότι στην περίπτωση ανάπτυξης φλογοπίδακα, οι αυξηµένες ταχύτητες αέρα επιδρούν κατασταλτικά στην επίδραση της θερµικής ακτινοβολίας, µε αποτέλεσµα για µεγαλύτερες ταχύτητες αέρα να παρατηρούνται µικρότερες αποστάσεις ανεπιθύµητων επιπτώσεων και άρα

2 µικρότερες αποστάσεις ασφαλείας. Αντίθετα, στην περίπτωση διασποράς, η ατµοσφαιρική διάχυση επηρεάζεται κυρίως από την ηλιακή ακτινοβολία, και µάλιστα για αυξηµένη ηλιοφάνεια οι αποστάσεις ασφαλείας που υπολογίζονται είναι µικρότερες. 2. Στατιστικά στοιχεία Στο παρελθόν έχουν συµβεί σοβαρά ατυχήµατα σε αγωγούς, φυσικού αερίου µε µεγάλες υλικές ζηµιές, αλλά συχνά και µε ανθρώπινα θύµατα. Οι κύριες αιτίες, οι οποίες θα µπορούσαν να αποτελέσουν το έναυσµα για ένα τέτοιο ατύχηµα είναι: Εξωτερικοί παράγοντες από άλλες δραστηριότητες. ιάβρωση. ιάρρηξη του µέσου µεταφοράς λόγω µηχανικής αστοχίας. Μετακίνηση του εδάφους (π.χ. καθίζηση). Οι συχνότητες αστοχίας σωληναγωγών, όπως έχουν εκτιµηθεί από πρόσφατα Ευρωπαϊκά δεδοµένα, κυµαίνονται µεταξύ των τιµών 2.1 10-4 (για µικρές διαµέτρους) και 7.7 10-4 (για σχετικά µεγάλες διαµέτρους) ανά χλµ ανά χρόνο που είναι σηµαντικά µεγαλύτερες από τη πάγια αποδεκτή τιµή του 10-6 για ατυχήµατα µεγάλης έκτασης [2]. Φυσικά, οι τιµές αυτές αυξάνονται δραµατικά αναγόµενες στο συνολικό µήκος αγωγών πολλών χιλιοµέτρων. Οικονοµικό κόστος (εκ. $) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 Έτος Σχήµα 1. Οικονοµικό κόστος ατυχηµάτων σε σωληναγωγούς φυσικού αερίου κατά τη περίοδο 1986 2004 σε εκατοµµύρια δολάρια (πηγή: Office of Pipeline Safety Administration, Σεπτέµβριος 2004).

3 120 Αριθµός Περιστατικών 100 80 60 40 20 0 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 Έτος Σχήµα 2. Αριθµός ατυχηµάτων σε σωληναγωγούς φυσικού αερίου κατά τη περίοδο 1986 2004 (πηγή: Office of Pipeline Safety Administration, Σεπτέµβριος 2004). Στατιστικά στοιχεία που αφορούν στην τελευταία εικοσαετία και αναφέρονται σε ατυχήµατα που έχουν συµβεί σε σωληναγωγούς φυσικού αερίου, φανερώνουν αφενός µεν τις τεράστιες οικονοµικές επιπτώσεις τους (Σχ.1), αφετέρου δε την αµείωτη συχνότητα µε την οποία αυτά πραγµατοποιούνται, παρά τα συνεχώς αυξηµένα και τεχνολογικά προηγµένα µέτρα και συστήµατα ασφάλειας που εφαρµόζονται στην πράξη (Σχ. 2). 3. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Οι αποστάσεις ασφαλείας που προσδιορίζονται στη συνέχεια έχουν την έννοια του προσδιορισµού της µέγιστης απόστασης δυσµενών επιπτώσεων µιας δεδοµένης µορφής ατυχήµατος. Προκειµένου να εντοπιστούν όλα τα πιθανά σενάρια ατυχηµάτων στα οποία µπορεί να καταλήξει µια ανεπιθύµητη απελευθέρωση αερίου, εφαρµόστηκε η µέθοδος της Ανάλυσης έντρου Συµβάντων (Event Tree Analysis, ETA) [3]. 3.1 Εφαρµογή της µεθόδου Η µέθοδος ΕΤΑ ξεκινά από ένα εναρκτήριο γεγονός (διαφυγή αερίου λόγω διαρροής ή πλήρους διάρρηξης) και καταλήγει σε ένα τελικό αποτέλεσµα ανάλογα µε τις συνθήκες που θεωρείται ότι επικρατούν (Σχ. 3). Οι παράγοντες οι οποίοι δύνανται να επηρεάσουν ουσιαστικά την εξέλιξη µιας ανεπιθύµητης διαφυγής καύσιµου αερίου, όπως φαίνεται και στο Σχ. 3, είναι η χρονική στιγµή της ανάφλεξης και ο περιορισµός του χώρου (ανοικτός ή κλειστός) όταν αυτή διενεργείται. Σε περιορισµένο (κλειστό) χώρο, οι ταχύτητες διάδοσης της φλόγας στην αναφλέξιµη ζώνη του καύσιµου νέφους αυξάνονται σηµαντικά και είναι ικανές να ξεπεράσουν κατά πολύ την ταχύτητα του ήχου οδηγώντας σε έκρηξη

4 περιορισµένου νέφους ατµών (detonation). Σχήµα 3. Ανάλυση έντρου Συµβάντων για την περίπτωση έκλυσης αερίου καυσίµου. Σε ανοικτό χώρο, η φλόγα διαδίδεται στην αναφλέξιµη ζώνη του νέφους µε ταχύτητα που για µίγµατα υδρογονανθράκων δεν ξεπερνά τις µερικές δεκάδες µέτρα το δευτερόλεπτο µε αµελητέες υπερπιέσεις. Επίσης, λόγω της µη τοξικότητας του φυσικού αερίου, οι κίνδυνοι περιορίζονται στα ενδεχόµενα ανάφλεξης αυτού. Εάν το νέφος του αερίου καυσίµου δεν αναφλεγεί, τότε το διαφυγόν αέριο διασπείρεται στην ατµόσφαιρα µε ταυτόχρονο σχηµατισµό νέφους που είναι αναφλέξιµο έως µια συγκεκριµένη απόσταση. Η απόσταση αυτή περιορίζεται µέχρι το σηµείο όπου εκτείνεται το κατώτερο όριο αναφλεξιµότητάς του αερίου (ΚΟΑ). Η παρουσία µιας πηγής έναυσης εντός της απόστασης αυτής, θα προκαλέσει ανάφλεξη, η οποία θα καταλήξει, είτε σε απλή καύση (ταχυκαύση ή flash fire), είτε σε έκρηξη (Confined Vapor Cloud Explosion ή CVCE) [4]. Η χρονική στιγµή στην οποία συµβαίνει η ανάφλεξη, αφορά στο κατά πόσο έχει αναµιχθεί επαρκώς το διαρρέον αέριο µε τον ατµοσφαιρικό αέρα. Όταν η ανάφλεξη είναι άµεση, τότε εκτός από τον φλογοπίδακα (jet fire) που συνήθως δηµιουργείται στο σηµείο της διαρροής, ή την έκρηξη που µπορεί να συµβεί ανάλογα µε τον περιορισµό, είναι πιθανό να δηµιουργηθεί πυρόσφαιρα (fireball). Η πυρόσφαιρα δηµιουργείται όταν η εξωτερική στοιβάδα του νέφους, στην οποία η ανάµιξη του καύσιµου αερίου µε τον αέρα έχει δηµιουργήσει αναφλέξιµο µίγµα, αναφλέγεται και αρχίζει να καίγεται. Αρχικά, το µίγµα καυσίµου-αέρα στο εσωτερικό του νέφους είναι πολύ πλούσιο και δεν καίγεται. Η καύση όµως της εξωτερικής στοιβάδας θερµαίνει το υπόλοιπο νέφος το οποίο ανυψώνεται λόγω άνωσης, ενώ µε την πλάγια ώθηση του

5 ανέµου εκτελεί και οριζόντια κίνηση. Εξαιτίας, όµως, της µετατόπισης το νέφος αναδεύεται µε τον ατµοσφαιρικό αέρα και, ως αποτέλεσµα, νέες ποσότητες καυσίµου φθάνουν στα όρια αναφλεξιµότητας. Τελικά, σχηµατίζεται µια πύρινη σφαίρα που είναι δυνατόν να ταξιδέψει σηµαντικές αποστάσεις ενώ καίγεται. Όπως γίνεται κατανοητό, µια πυρόσφαιρα µπορεί να δηµιουργηθεί µάλλον κατόπιν µαζικής έκλυσης, παρά στην περίπτωση µικρών διαρροών. Για τον υπολογισµό των αποστάσεων ασφαλείας είναι σκόπιµο να εξετασθούν τα δυσµενέστερα σενάρια µεταξύ των τελικών αποτελεσµάτων που προέκυψαν από την Ανάλυση του έντρου Συµβάντων. Όπως αναφέρεται και στη βιβλιογραφία [5], είναι σκόπιµο να µελετώνται σε µεγαλύτερο βάθος το ενδεχόµενο φλογοπίδακα (άµεση ανάφλεξη) και το ενδεχόµενο διασποράς, έτσι ώστε να προσδιορίζεται η µέγιστη απόσταση του ΚΟΑ στην οποία θα µπορούσε να συµβεί καθυστερηµένη ανάφλεξη. Στην πρώτη περίπτωση γίνεται χρήση του µοντέλου JET FLAME για τον υπολογισµό των αποστάσεων αποδεκτών τιµών έντασης θερµικής ακτινοβολίας, ενώ στη δεύτερη του µοντέλου SLAB για τον υπολογισµό της απόστασης την οποία θα διανύσει το νέφος, έως ότου επέλθει µείωση της συγκέντρωσής του κάτω από το κατώτερο όριο αναφλεξιµότητάς του. 3.2 Άγνωστες και ανεξάρτητες µεταβλητές Το φυσικό αέριο αποτελείται στο µεγαλύτερο ποσοστό του από µεθάνιο (~98%) και γι αυτό στους υπολογισµούς θα µπορούσε να γίνει χρήση των θερµοδυναµικών ιδιοτήτων του µεθανίου. Υπάρχουν ωστόσο, ειδικά προγράµµατα τα οποία έχουν την δυνατότητα να υπολογίζουν ιδιότητες µιγµάτων. Το µοντέλο CHETAH που χρησιµοποιήθηκε σε αυτήν την εργασία, παρέχει τη δυνατότητα υπολογισµού θερµοχηµικών ιδιοτήτων µιγµάτων, όπως η θερµότητα καύσης (η οποία υπεισέρχεται στους υπολογισµούς των µοντέλων προσοµοίωσης περιπτώσεων πυρκαγιάς) και το κατώτερο όριο αναφλεξιµότητας (το οποίο υπεισέρχεται στους υπολογισµούς των µοντέλων διασποράς), αρκεί να είναι γνωστή η αναλογία και η µοριακή δοµή των συστατικών τους. Τα µεγέθη που υπολογίστηκαν για το φυσικό αέριο παρουσιάζονται στον Πιν. 1. Εξάλλου, όπως υπολογίζεται για την περίπτωση διαρροής από αγωγό υψηλής πίεσης, το φυσικό αέριο κατά την έξοδό του από τον σωλήνα έχει πυκνότητα σηµαντικά µεγαλύτερη αυτής του αέρα (υπολογιζόµενη τιµή 1.75 kg/m 3, έναντι 1,19 kg/m 3 του αέρα σε συνήθεις συνθήκες), λόγω ψύξης κατά την εκτόνωσή του από 50 bar. Κατά συνέπεια, στον υπολογισµό της διασποράς του φυσικού αερίου µετά τη διαφυγή του από αγωγό υψηλής πίεσης, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι αυτό συµπεριφέρεται ως βαρύ και όχι ως ελαφρύ αέριο. Επιπροσθέτως, η διασπορά ενός αερίου εξαρτάται σε σηµαντικό βαθµό από τις µετεωρολογικές συνθήκες οι οποίες επικρατούν την στιγµή της έκλυσης. Ειδικότερα, ο δυνατός άνεµος σε συνδυασµό µε την ηλιακή ακτινοβολία συνεισφέρουν σηµαντικά στην ατµοσφαιρική διασπορά οποιουδήποτε εκλυόµενου αερίου, ενώ ο έντονος στροβιλισµός των µορίων του αέρα µε τα µόρια του αερίου είναι αυτός που οδηγεί στον ταχύ σχηµατισµό εύφλεκτου µίγµατος [6]. Παράλληλα, το σχήµα, το µέγεθος και άρα η ποσότητα της εκπεµπόµενης ακτινοβολίας ενός φλογοπίδακα επηρεάζεται σηµαντικά από την ταχύτητα του ανέµου. Έτσι, δηµιουργείται η ανάγκη εξέτασης ξεχωριστών ατµοσφαιρικών συνθηκών, οι οποίες διαφοροποιούνται ικανοποιητικά στις κατηγορίες κατά Pasquill Gifford. Τρεις διακριτές κατηγορίες εξετάζονται σε αυτή την εργασία: Α ασταθείς συνθήκες λόγω έντονης ηλιακής ακτινοβολίας και χαµηλές ταχύτητες ανέµου (1-2

6 m/s), F σταθερές συνθήκες (2-4 m/s) για ενδιάµεσες τιµές ταχύτητας ανέµου και έλλειψη ηλιακής ακτινοβολίας (νύχτα), και D ουδέτερες συνθήκες λόγω δυνατών ανέµων (5-6 m/s) και µειωµένης ηλιακής ακτινοβολίας (συννεφιά). Φυσικά, η εσωτερική διάµετρος του σωληναγωγού και η εσωτερική του πίεση είναι εκείνα που θα καθορίσουν σε µεγάλο βαθµό το µέγεθος της έκλυσης [7] και άρα την έκταση του επακόλουθου ατυχήµατος, οπότε χρειάζεται να συµπεριληφθούν στις ανεξάρτητες µεταβλητές. Πίνακας 1 Θερµότητα καύσης και κατώτερο όριο αναφλεξιµότητας όπως υπολογίστηκαν από το πρόγραµµα CHETAH για το µίγµα του φυσικού αερίου. Σύσταση (v/v) 98% CH 4, 0.6% C 2 H 6, 0.2% C 3 H 8, 0.2% C 4 H 10, 1% βαρύτερα Κατώτερο Όριο Αναφλεξιµότητας Θερµότητα καύσης 5.3% κ.ο. (25 ο C) 49796 kj/kg 4. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΠΟΣΤΑΣΕΩΝ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ Ο πρωταρχικός στόχος της επισήµανσης των ζωνών επικινδυνότητας γύρω από σωληναγωγούς φυσικού αερίου, επιτυγχάνεται µε τη χρήση των προαναφερθέντων µοντέλων ποσοτικής εκτίµησης κινδύνου. Για τον υπολογισµό των αποστάσεων ασφαλείας στη περίπτωση που θα αναπτυχθεί φλογοπίδακας απαιτείται η θεώρηση των µέγιστων επιτρεπτών επιπέδων έντασης θερµικής ακτινοβολίας. Από τα διαθέσιµα βιβλιογραφικά δεδοµένα, υιοθετήθηκαν οι περισσότερο συντηρητικές τιµές που παρουσιάζονται στον Πιν. 2. Η έκταση της ρήξης ενός αγωγού και συνεπώς η απελευθέρωση αερίου, κυµαίνεται από µικρές διαρροές έως την πλήρη διάρρηξη και απώλεια περιεχοµένου, µε ρυθµούς έκλυσης που µπορεί να φτάνουν τα µερικά εκατοντάδες κιλά ανά δευτερόλεπτο [8]. Ενδεικτικά, στα Σχ. 4 και 5 παρουσιάζονται οι αποστάσεις ασφαλείας για διάφορα µεγέθη οπής και για τους τρεις διαφορετικούς τύπους ατµοσφαιρικών συνθηκών Α, F και D, στην περίπτωση διασποράς και στην περίπτωση φλογοπίδακα, αντίστοιχα. Όπως γίνεται φανερό, η ακτίνα δράσης της θερµικής ακτινοβολίας ενισχύεται για τις χαµηλότερες ταχύτητες αέρα (1-2 m/s) και για συνθήκες πλήρους ηλιοφάνειας, ενώ η διασπορά σε συγκεντρώσεις άνω του ΚΟΑ ευνοείται για συνθήκες πλήρους έλλειψης ηλιακής ακτινοβολίας. Αυτό µπορεί να γίνει ποιοτικά εύκολα αντιληπτό, από το διάγραµµα του Σχ. 6, όπου παρουσιάζεται η µεταβολή της απόστασης ασφαλείας συναρτήσει της εσωτερικής διαµέτρου του αγωγού υψηλής πίεσης και της ταχύτητας του ανέµου. Λαµβάνοντας υπόψη το δυσµενέστερο ενδεχόµενο της πλήρους διάρρηξης του αγωγού, αποτελέσµατα όπως αυτά των Σχ. 4 και 5 µπορούν να ενοποιηθούν σε διαγράµµατα (Σχ. 7 και 8), τα οποία επιτρέπουν τον άµεσο υπολογισµό των αποστάσεων ασφαλείας για µια σειρά από εσωτερικές διαµέτρους, εσωτερικές πιέσεις και ταχύτητες ανέµου. Βέβαια, τα δύο µοντέλα υπολογισµού που χρησιµοποιήθηκαν (JET FLAME και SLAB) είναι βασισµένα σε ορισµένες παραδοχές. Για παράδειγµα, αδυνατούν να συνεκτιµήσουν την παρουσία εµποδίων στο πεδίο υπολογισµού, γεγονός που θα οδηγούσε σε µειωµένες τιµές των αποστάσεων ασφαλείας. Κατά συνέπεια, τα αποτελέσµατα που παρουσιάζονται πρέπει να θεωρούνται

7 συντηρητικά. Πίνακας 2 Οριακές τιµές έντασης θερµικής ακτινοβολίας για την πρόκληση υλικών ζηµιών και ανθρώπινων βλαβών. Είδος επίδρασης Κρίσιµη τιµή (kw/m 2 ) ιάρκεια έκθεσης (s) Αναµενόµενο αποτέλεσµα Υλικές ζηµιές 4 30 min Θραύση υαλοπινάκων Ανθρώπινος 1.5 60 s 1% πιθανότητα για τραυµατισµός εγκαύµατα 1ου βαθµού Απόσταση ασφαλείας (m) ΑΓΩΓΟΣ ΧΑΜΗΛΗΣ ΠΙΕΣΗΣ - KOA F D A ιάµετρος οπής (m) Σχήµα 4. Παράδειγµα υπολογισµού απόστασης ΚΟΑ στην περίπτωση διασποράς για τον αγωγό χαµηλής πίεσης (4 bar) σε διαφορετικές ατµοσφαιρικές συνθήκες. Όπως προκύπτει, το νέφος διατηρείται σε υψηλότερες συγκεντρώσεις για χαµηλότερη ηλιακή ακτινοβολία. ΑΓΩΓΟΣ ΧΑΜΗΛΗΣ ΠΙΕΣΗΣ - 1.5 kw/m 2 Απόσταση ασφαλείας (m) A F D ιάµετρος οπής (m)

8 Σχήµα 5. Παράδειγµα υπολογισµού απόστασης ασφαλείας στην περίπτωση φλογοπίδακα για τον αγωγό χαµηλής πίεσης (4 bar) και θερµική ακτινοβολία ίση προς 1.5 kw/m 2 σε διαφορετικές ατµοσφαιρικές συνθήκες. Όπως προκύπτει, η ακτίνα δράσης της θερµικής ακτινοβολίας είναι µεγαλύτερη για µικρότερες ταχύτητες αέρα. Σχήµα 6. Μεταβολή της µέγιστης απόστασης όπου προβλέπεται να αναπτυχθούν αναφλέξιµες συγκεντρώσεις φυσικού αερίου ως προς την ταχύτητα του ανέµου και την εσωτερική διάµετρο (για τον αγωγό υψηλής πίεσης). Παρατηρείται ότι οι µέγιστες αποστάσεις αντιστοιχούν σε ενδιάµεσες ταχύτητες αέρα και συνεπώς σε κατηγορία ατµοσφαιρικής σταθερότητας (F).

9 Ταχύτητα Αέρα (m/s) ιάµετρος Αγωγού (cm) Σχήµα 7. ιάγραµµα υπολογισµού αποστάσεων ασφαλείας από αγωγό διανοµής φυσικού αερίου χαµηλής πίεσης (4 bar) σε περίπτωση ανάπτυξης φλογοπίδακα µε κριτήριο την οριακή τιµή θερµικής ακτινοβολίας για εγκαύµατα α βαθµού (1.5 kw/m 2 ), σε σχέση µε τη ταχύτητα του ανέµου και την εσωτερική διάµετρο του αγωγού. Τα υπολογιστικά αποτελέσµατα, µπόρεσαν επίσης να ενοποιηθούν προσφέροντας χρήσιµα διαγράµµατα, µέσω των οποίων υπολογίζεται άµεσα η απόσταση ασφαλείας στην ευρύτερη περιοχή δικτύων διανοµής φυσικού αερίου για ποικίλες διαµέτρους, εσωτερικές πιέσεις και ατµοσφαιρικές συνθήκες.

10 4.00 Εσωτερική Πίεση (bar) Operating Pressure (bar) 3.00 2.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 Pipe Diameter (in) ιάµετρος Αγωγού (cm) Σχήµα 8. ιάγραµµα υπολογισµού αποστάσεων ασφαλείας από αγωγό διανοµής φυσικού αερίου χαµηλής πίεσης (4 bar) σε περίπτωση ανάπτυξης φλογοπίδακα µε κριτήριο την οριακή τιµή θερµικής ακτινοβολίας για εγκαύµατα α βαθµού (1.5 kw/m 2 ) και κατηγορία ατµοσφαιρικής σταθερότητας (Α), σε σχέση µε την εσωτερική πίεση και διάµετρο του αγωγού. 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στην εργασία αυτή περιγράφηκε µια µεθοδολογία ποσοτικής εκτίµησης των δυσµενέστερων επιπτώσεων από αστοχίες αγωγών µεταφοράς εύφλεκτων αερίων και παρουσιάστηκε η εφαρµογή της σε χαρακτηριστικές περιπτώσεις σωληναγωγών φυσικού αερίου. Όπως προέκυψε, διαρροές φυσικού αερίου ή ολοκληρωτικές καταστροφές των δικτύων µεταφοράς, που έχουν συµβεί µέχρι πρόσφατα διεθνώς, µπορούν στη πραγµατικότητα να οδηγήσουν σε ένα πλήθος από σοβαρά ατυχήµατα µεγάλης έκτασης. Η διαγραµµατική απεικόνιση των αποτελεσµάτων που προέκυψαν από την διαδικασία ποσοτικής εκτίµησης των επιπτώσεων για τα δυσµενέστερα σενάρια, κατέδειξε την έντονη επιρροή των ατµοσφαιρικών συνθηκών στην εξέλιξη και τις επιπτώσεις ενός ατυχήµατος. Ως εκ τούτου, στην περίπτωση φλογοπίδακα η επίδραση της θερµικής ακτινοβολίας αυξάνεται, όταν η ταχύτητα του ανέµου ελαττώνεται, ενώ στην περίπτωση διασποράς σπουδαιότερο ρόλο παίζει η ηλιακή ακτινοβολία, και συγκεκριµένα όσο λιγότερη είναι αυτή, τόσο µακρύτερα φτάνει το νέφος σε αναφλέξιµες συγκεντρώσεις.

11 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. DeWolf G.B, J. Hazard. Materials, 104: 169 (2003). 2. Taylor J.R., Risk Analysis for Process Plants, Pipelines and Transport, UK, Ε & FN Spon (1994). 3. CCPS, Chemical Transportation Risk Analysis, AIChE, 1st edition (1995). 4. Lees F.P, Loss Prevention in the Process Industries, 2nd edition, BH (1996). 5. Jo Y.D & Ahn B.J, J. Loss Prevention Process Ind. 15:179 (2002). 6. Deaves D.M, J. Loss Prevention Process Ind. 5:219 (1992). 7. Bartenev A.M, Gelfand B.E, Makhviladze G.M and Roberts J.P, J. Hazard. Materials, 46(1): 57 (1996). 8. Olorunmaiye J. A and Imide N. E, J. Hazard. Materials, 34: 81 (1993).