سوخت و احتراق

سوخت و احتراق

ارزیابی ریسک آتش سوزی مخازن گازوئیل نیروگاههای برق مشهد با تکنیک Bow Tie و ارائه اقدامات کنترلی و کاهشی مناسب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری مدیریت محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 استادیار گروه اقتصاد محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3 استادیار گروه مدیریت محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
چکیده
در این مطالعه آتش‌سوزی مخازن گازوئیل موجود در نیروگاه‌های برق به‌عنوان یک رویداد اصلی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت به‌طوری‌که ابتدا با روش FTA مهمترین علل بروز رویداد اصلی شناسایی و ارزیابی شد و سپس با استفاده از تکنیک ETA پیامد‌های احتمالی ناشی از بروز رویداد اصلی پیش‌بینی شد. و در نهایت با استفاده از دیاگرام Bow Tie مسیر حادثه از فاز علل تا فاز پیامد‌ها ترسیم و بررسی شد و همچنین مهمترین اقدامات کنترلی به منظور پیشگیری از آتش سوزی مخازن سوخت و کاهش پیامد‌های آن به ترتیب اولویت توصیه شد. در مجموع ۵ تهدید اصلی به همراه ۷۹ علل فرعی و رویداد میانی در بروزآتش‌سوزی مخازن گازوئیل نیروگاه‌های برق نقش داشته، که ۵۲ مورد اقدام کنترلی جهت پیشگیری از وقوع آتش‌سوزی شناسایی و پیشنهاد شد. همچنین ۵ پیامد اصلی ایمنی، اقتصادی و زیست‌محیطی ناشی از آتش‌سوزی مخازن شناسایی و مهمترین اقدامات کنترلی به منظور کاهش پیامد‌ها توصیه شد. با بررسی نتایج و دیاگرام‌های ترسیم شده مشخص شد که مهمترین اقدامات کنترلی به منظور پیشگیری ازآتش‌سوزی در مخازن گازوئیل به ترتیب اولویت عبارتنداز: تدوین و رعایت دستورالعمل‌های ایمنی، ارائه آموزش‌های لازم و سرویس و نگهداری دوره‌ای. همچنین مهمترین اقدامات کاهش پیامد‌های ناشی از آتش سوزی مخازن سوخت عبارتنداز: افزایش سیستم‌های اطفای حریق، فعال‌سازی به موقع سیستم‌های اطفای حریق موجود، اطفای به موقع حریق، برگزاری مانور دوره‌ای و تغییر سوخت.

تازه های تحقیق

این پژوهش با استفاده از رویکرد کیفی تحلیل Bow-Tie، سناریوهای آتش‌سوزی مخازن ذخیره گازوئیل را در یک نیروگاه منتخب به‌عنوان مطالعه موردی ارزیابی کرد. نتایج نشان داد که این روش، با ترکیب تحلیل درخت خطا و درخت رویداد، امکان شناسایی نظام‌مند تهدیدها، رویداد اصلی، پیامدها و موانع کنترلی را فراهم کرده و می‌تواند به‌عنوان ابزاری مؤثر برای حمایت از تصمیم‌گیری در مدیریت ریسک فرایند مورد استفاده قرار گیرد.

بر اساس تحلیل انجام‌شده، پنج تهدید اصلی و پنج پیامد عمده برای سناریوی آتش‌سوزی مخازن شناسایی شد. بررسی مسیرهای وقوع حادثه نشان داد که بخش قابل توجهی از رویدادهای میانی با عوامل انسانی و مدیریتی، از جمله ضعف در اجرای دستورالعمل‌های ایمنی، آموزش ناکافی، کاستی در برنامه‌های تعمیرات و نگهداری پیشگیرانه و نظارت ناکافی ارتباط دارند. این نتیجه بر پایه تحلیل سناریوهای خطر، فراوانی رویدادهای میانی و نظر تیم خبرگان حاصل شد و بیانگر نقش محوری عوامل انسانی و مدیریتی در شکل‌گیری و کنترل ریسک است.

در مجموع، ۵۲ مانع کنترلی پیشگیرانه و ۵ اقدام کاهشی برای کاهش پیامدهای آتش‌سوزی شناسایی شد. بررسی فراوانی و کاربرد این موانع در سناریوهای مختلف نشان داد که اجرای دستورالعمل‌های ایمنی، آموزش کارکنان و تعمیرات و نگهداری پیشگیرانه از پرکاربردترین اقدامات کنترلی هستند، با این حال، این موضوع به‌تنهایی به معنای برتری مطلق آن‌ها نبوده و اثربخشی هر مانع باید متناسب با سناریوی خطر، شدت پیامد، قابلیت اطمینان و امکان اجرای آن ارزیابی شود. همچنین، استفاده از موانع مهندسی نظیر سامانه‌های ثابت اطفای حریق، سامانه‌های تشخیص و اعلام حریق، ارتینگ و باندینگ، پایش نشتی و برنامه‌های واکنش اضطراری، نقش مهمی در کاهش احتمال وقوع یا محدودسازی پیامدهای حادثه دارد. با توجه به اینکه این پژوهش به‌صورت مطالعه موردی در یک نیروگاه انجام شده است، تعمیم مستقیم نتایج به تمامی نیروگاه‌ها باید با احتیاط صورت گیرد. با این وجود، به دلیل شباهت طراحی مخازن، فرآیند ذخیره‌سازی سوخت و اصول بهره‌برداری، یافته‌های این مطالعه می‌تواند به‌عنوان چارچوبی برای ارزیابی و مدیریت ریسک در نیروگاه‌های دارای ویژگی‌های مشابه مورد استفاده قرار گیرد.

از محدودیت‌های این پژوهش می‌توان به انجام مطالعه در یک نمونه، ماهیت کیفی ارزیابی، اتکا به قضاوت خبرگان در شناسایی سناریوها و موانع کنترلی و نبود داده‌های کمی برای محاسبه احتمال وقوع و ریسک باقیمانده اشاره کرد.

 

کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Fire Risk Assessment of Diesel Fuel Storage Tanks in Mashhad Power Plants Using the Bow-Tie Technique and the Development of Appropriate Control and Mitigation Measures

نویسندگان English

Meysam Rezaei 1
Zahra Abedi 2
Hanieh Nikoomaram 3
Farzam Babaei 3
1 Department of Natural Resources and Environment, SR.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Department of Natural Resources and Environment, SR.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Department of Natural Resources and Environment, SR.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده English

In this study, fires in diesel storage tanks at power plants were analyzed as a primary event. Initially, the main causes of the event were identified and assessed using the Fault Tree Analysis (FTA) method. Subsequently, the potential consequences of the event were predicted through the Event Tree Analysis (ETA) technique. Finally, the incident pathway—from the cause phase to the consequence phase—was illustrated and examined using the Bow Tie diagram. Moreover, the most important control measures for preventing fuel tank fires and mitigating their consequences were recommended in order of priority. In total, five main threats, along with 79 sub-causes and intermediate events, were found to contribute to fires in diesel storage tanks at power plants. Fifty-two control measures (barriers) were identified and proposed to prevent the occurrence of such fires. Additionally, five primary safety, economic, and environmental consequences of tank fires were identified, and the most important control measures to mitigate these consequences were recommended. The analysis of the results and the illustrated diagrams revealed that the most important control measures for preventing fires in diesel storage tanks, in order of priority, are: the development and strict adherence to safety procedures, the provision of necessary training, and regular maintenance and servicing. Moreover, the key measures for mitigating the consequences of fuel tank fires include: enhancing fire suppression systems, timely activation of existing fire suppression systems, prompt firefighting, conducting periodic drills, and fuel replacement

کلیدواژه‌ها English

Risk Assessment,
Fire
Diesel Tanks
Control Measures
] American Petroleum Institute. API Standard 650: Welded Tanks for Oil Storage. 13th ed. Washington, DC: API; 2020
[2] National Fire Protection Association. NFPA 30: Flammable and Combustible Liquids Code. 2021 ed. Quincy (MA): National Fire Protection Association; 2021.
[3] Center for Chemical Process Safety. Guidelines for Risk Based Process Safety. 2nd ed. Hoboken (NJ): John Wiley & Sons; 2018.
[4] Center for Chemical Process Safety. Guidelines for Hazard Evaluation Procedures. 4th ed. Hoboken (NJ): John Wiley & Sons; 2022.
[5] National Fire Protection Association. NFPA 850: Recommended Practice for Fire Protection for Electric Generating Plants and High Voltage Direct Current Converter Stations. 2025 ed. Quincy (MA): National Fire Protection Association; 2025.
[6] Mannan S, editor. Lees' Loss Prevention in the Process Industries: Hazard Identification, Assessment and Control. 4th ed. Oxford: Butterworth-Heinemann; 2012.
[7] Centre for Chemical Process Safety (CCPS). Bow Ties in Risk Management: A Concept Book for Process Safety. Hoboken (NJ): John Wiley & Sons; 2018.
[8] International Electrotechnical Commission. IEC 31010:2019. Risk management—Risk assessment techniques. Geneva: International Electrotechnical Commission; 2019
[9] Centre for Chemical Process Safety (CCPS). Guidelines for Hazard Evaluation Procedures. 3rd ed. Hoboken (NJ): John Wiley & Sons; 2008.
[10] International Electrotechnical Commission. IEC 60812:2018. Failure modes and effects analysis (FMEA and FMECA). Geneva: International Electrotechnical Commission; 2018
[11] Centre for Chemical Process Safety (CCPS). Layer of Protection Analysis: Simplified Process Risk Assessment. New York: American Institute of Chemical Engineers; 2001.
[12] Doregar Zavareh R, Dana T, Roayaei E, Monavari SM, Jozi SA. The environmental risk assessment of fire and explosion in storage tanks of petroleum products. Sustainability. 2022;14(17):10747. “(in Persian)”
[13] Fuentes-Bargues JL, González-Cruz MC, González-Gaya C, Baixauli-Pérez MP. Risk analysis of a fuel storage terminal using HAZOP and FTA. Int J Environ Res Public Health. 2017;14(7):705. doi:10.3390/ijerph14070705
[14] Seo D, Nam S, Cho Y, Lee K, Kim E, Lee B. An empirical study on the fire behavior and emergency response technique in gasoline storage tank. J Loss Prev Process Ind. 2026;99:105792. doi:10.1016/j.jlp.2025.105792.
[15] Leite RM, Centeno FR. Effect of tank diameter on thermal behavior of gasoline and diesel storage tanks fires. J Hazard Mater. 2018;342:544-552. doi:10.1016/j.jhazmat. 2017.08.052
[16] Djemai Z, Aissani N, Bekrar A, Lounis Z. Risk analysis of petroleum storage tank based on uncertain data incorporated into mapped Bow-tie to Bayesian network. Process Saf Environ Prot. 2024;190:1202-1221. doi:10.1016/j.psep.2024.07.114
[17] Sarebanzadeh K, Hasheminejad N, Alimohammadlou M, Es'haghi M. Using fuzzy cognitive map in bow tie method for dynamic risk assessment of spherical storage tanks: A case study. Heliyon. 2024;10(5). “(in Persian)”
[18] Crippa C, Fiorentini L, Rossini V, Stefanelli R, Tafaro S, Marchi M, et al. Fire risk management system for safe operation of large atmospheric storage tanks. J Loss Prev Process Ind. 2009;22(5):574-581.
[19] Huang Y, Tao A, Lu H, Wang L. Research on inert gas active fire extinguishing technology for storage tank initial pool fire. Process Saf Prog. 2025;44(4):694-703. doi:10.1002/prs.70029.
[20] Li Z, Zhu H, Qiu F, Zhao J, Tian C. Experiment study on the effectiveness of various and mixed kinds of low expansion foam of 120# gasoline pool fire suppression. Fire. 2023;6(3):121.