Диссертация (Повышение безопасности промышленных зданий на основе альтернативных компоновочных решений (на примере главных корпусов ТЭС))

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕУЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»на правах рукописиБелов Вячеслав ВасильевичПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ НАОСНОВЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ КОМПОНОВОЧНЫХ РЕШЕНИЙ (НАПРИМЕРЕ ГЛАВНЫХ КОРПУСОВ ТЭС)Специальность 05.26.02 – Безопасность в чрезвычайных ситуациях (строительство)Диссертацияна соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:кандидат технических наук, доцентПергаменщик Борис КлиментьевичМосква 20182ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………..5Глава 1 . Крупные аварии на тепловых электростанциях (ТЭС), их связь скомпоновочными решениями главных корпусов………………………………….151.1.

Особенности компоновки промышленных зданий…… ..... ………………………151.2. Компоновочные решения главных корпусов ТЭС .................................................. 171.2.1. Общие требования, предъявляемые к компоновкам главных корпусов ТЭС....171.2.2. Компоновочные решения главных корпусов конденсационных тепловыхэлектростанций (КЭС) .......................................................................................................

181.2.3. Анализ блочности зданий главных корпусов КЭС............................................... 261.3. Аварийность на ТЭС ................................................................................................... 281.3.1. Общие сведенья ........................................................................................................ 281.3.2. Аварии в главных корпусах .................................................................................... 331.4. Состояние вопроса и анализ существующих способов оценки уровня рискапромышленных объектов .................................................................................................. 421.5. Выводы к главе 1 ......................................................................................................... 54Глава 2 .

Методические основы снижения риска крупных аварий за счеткомпоновочных решений промышленных зданий (на примере главныхкорпусов ТЭС)……………………………………………………………………….......562.1. Общие положения разрабатываемой методики оценки альтернативныхкомпоновочных решений с учетом гипотетических аварий ......................................... 562.2. Разработка вероятностной модели прогноза аварии в процессе эксплуатации, сучетом динамики их распространения по главному корпусу ТЭС ............................... 592.3. Система и критерии оценки альтернативных компоновочных решений взависимости от последствий гипотетических аварий .................................................... 622.4. Выводы к главе 2 .........................................................................................................

68Глава 3 . Методика оценки альтернативных компоновочных решений ТЭС сучетом гипотетических аварий в процессе эксплуатации………………………...7033.1. Анализ данных о авариях в главных корпусах ........................................................ 703.2. Оценка альтернативных компоновочных решений с учетом гипотетическихаварий.…………………………………………………………………………………….733.2.1. Безопасность потребителей [RPT] ........................................................................... 733.2.2. Прямые и косвенные потери на самом объекте генерации от аварии в главномкорпусе [Rc] .........................................................................................................................

793.2.2.1. Общие сведенья и анализ статистических данных ............................................ 793.2.2.2. Прямой ущерб........................................................................................................ 823.2.2.3. Косвенный ущерб .................................................................................................. 873.2.2.4. Вероятное страховое возмещение. ...................................................................... 933.2.3.

Социально-экономические потери [RSP]. ............................................................... 943.2.4. Изменение капиталовложений [∆K]. ...................................................................... 963.3. Выводы к главе 3 .......................................................................................................

100Глава 4 . Оценка результатов исследования. Экспериментальные разработкиметодики оценки альтернативных компоновочных решений ТЭС с учетомгипотетических аварий в процессе эксплуатации………………………………...1024.1. Применимость разработанной методики на стадии проектирования ТЭС ......... 1024.2. Результаты оценки различных вариантов компоновочных решений главныхкорпусов для Сахалинской ГРЭС-2................................................................................ 1054.3. Выводы к главе 4 .......................................................................................................

112ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………………..113Приложение А. Список опубликованных научных работ В.В. Белова (лично и всоавторстве)…………………………………………………………………….............132Приложение Б. Данные о крупных авариях в главных корпусах ТЭС………..131Приложение В. Экспертные оценки, к определению степени поврежденияосновного и вспомогательного технологического оборудования, строительныхконструкций при аварии в главном корпусе ТЭС……………………………......2014Приложение Г. Справка о внедрении результатов диссертационногоисследования………………………………………………………………………...…2155ВВЕДЕНИЕАктуальность темы.Основой генерации электрической энергии в России являются тепловыеэлектростанции (ТЭС).

В общем объеме выработки их доля (на II квартал 2018 г.)составляет – 67,3%. [1]Однако, аварии на них представляют серьезную угрозу не только для персоналаи размещенного оборудования, но и способны снижать на длительный периодвремени общую безопасность связанной инфраструктуры, за счет одиночных ивеерных отключения потребителей. А в холодное время года создать прямую угрозудля населения и жилищно-коммунального комплекса. Так пожар в главном корпусеНорильской ТЭЦ-1 в ноябре 1994 года привел к временным прекращениям поставоктепловой и электрической энергии потребителям города.

Было отключено насосноеоборудованиеводозаборовг.Норильска.Размороженыинеподлежаливосстановлению системы отопления более 1 000 жилых домов и социальныхобъектов. Из-за пожара на Сургутской ГРЭС-2 зимой 2015 года выведены из строя 3энергоблока с суммарной мощностью 2 400 МВт, обрушено около 1 300 м2 покрытиямашинногоотделения,сниженоэлектропотреблениенефтедобывающихпредприятий в Ханты-Мансийском и Ямало-Ненецком АО на 4,8 МВт. И множестводругих схожих событий – авария на Рефтинской ГРЭС (2006 г.), ТЭЦ-1 Улан-Удэ(2008 г.), Сургутской ГРЭС-2 (2008 г.) и др. (см. приложение Б).Аварии с тяжелыми последствиями характерны и для зарубежных станций.Пожар на Углегорской ТЭС (Украина) весной 2013 года, практически полностьюуничтоживший 4 энергоблока станции суммарной мощностью 1 200 МВт, привел кнеобходимости строительства новой котельной для нужд города Светлодарскастоимостью 57,5 млн.

грн. (цены 2013 г.). Взрыв водорода в главном корпусе ТЭСКосово А (Республика Косово) в июне 2014 года вывел из строя – 449 МВт6электрической мощности, что составило почти 30 % потребностей региона. При этомна той и другой аварии не обошлось без человеческих жертв.Высокаячастотаподобныхсобытийпривелакнеобходимостисовершенствования эксплуатационной надежности объектов энергетики [2, 3, 4, 5],однако кардинально повысить ее не удалось, о чем свидетельствуют аварии на рядеэлектростанций: Пензенской ТЭЦ-1 (2017 г.), Василеостровской ТЭЦ-7 (2015 г.),Березовской (2016 г.), Самарской (2016 г.) и Якутской ГРЭС (2017 г.) (см.приложение Б).В настоящее время, на практике, управление эксплуатационной надежностью впромышленности осуществляется следующим образом: на стадии проектирования – разрабатываются декларации промышленнойбезопасности [2, 3], обеспечиваются требования нормативных актов (нормтехнологического проектирования (НТП) [4] и др.) при эксплуатации – реализуется контроль за соблюдением общих требованийтехнических регламентов (структурированная система мониторинга и управленияинженерными системами зданий и сооружений, инженерных конструкций [5], [6] идр.), в комбинации с системой страхования [7].Однако, как показывают исследования, принятые меры имеют существенныенедостатки, среди которых можно выделить следующие: Ошибки в расчете уровня риска [8, 9].

Недооценка частоты аварий и ихпоследствий, из-за отсутствия полной достоверной статистической информации пособытиям каждого типа. Указанное приводит к недостаточности предписываемых впроекте мероприятий по снижению риска (в том числе пожарных) и неверномуопределениюстраховыхпремий[10]впроцессеэксплуатации.Анализсоответствующих разделов проектной документации (Сахалинская ГРЭС-2, 2014 г.;Каширская ГРЭС, 2015 г.; Ново-Салаватская ТЭЦ (ПГУ-410), 2011 г.), а такжестатистических данных по крупным авариям (см. приложение Б) показали, что7имели место проектные ошибки. Кроме того, многие из предусмотренных систем неотработали штатно. Декларациипромышленнойбезопасностиопасныхпроизводственныхобъектов (электрические, газонаполнительные станции и др.) учитывают обращениетолько с определенными нормативными документами, опасными веществами вконцентрациях превышающими предельно установленные значения, без проработкивозможных сценариев развития событий в других связанных системах, в том числестроительных.