BERGEN - 26.11.2010 Ref.nr.: GexCon-2010-F45737-RA-1 Rev.: 02 RAPPORT Risikoanalyse og områdeklassifisering av Bergen Kommunes Deponigassanlegg i Kunde Bergen Kommune, Grønn Etat Forfatter Geir H. Pedersen
Side 2 av 52 Dokumentinfo Forfatter(e) Geir H. Pedersen Klassifisering Fortrolig (F) Tittel Risikoanalyse og områdeklassifisering av Sammendrag en omhandler en risikoanalyse og områdeklassifisering av Bergen Kommunes deponigassanlegg I. Prosjektinfo Kunde Bergen Kommune, Grønn Etat Kundens ref. Lise Bjørnen GexCon prosjektnr GexCon prosjektnavn 45737 Deponigassanlegg. Revisjon Rev. Dato Forfatter Kontrollert av Godkjent av Årsak til revisjon 00 30.06.2010 Geir H. Pedersen Bergitte Reiersen Bergitte Reiersen Første utkast til rapport 01 12.10.2010 Geir H. Pedersen Bergitte Reiersen Bergitte Reiersen Revidert rapport etter tilbakemelding fra oppdragsgiver 02 26.11.2010 Geir H. Pedersen Bergitte Reiersen Bergitte Reiersen Revidert rapport etter ytterligere tilbakemelding fra oppdragsgiver
Side 3 av 52 Ansvarsfraskrivelse GexCon påtar seg ikke ansvar for skader som påføres oppdragsgiver, hans kunder, leverandører eller andre tredje part, som anvender resultatene av GexCons arbeid, med mindre det er utvist grov uaktsomhet av GexCon eller personell som GexCon har benyttet for å gjennomføre arbeidet.
Side 4 av 52 Innhold Ansvarsfraskrivelse...3 1 Innledning...6 1.1 Bakgrunn...6 1.2 Generelt...6 1.3 Analysens målsetning og omfang...7 1.4 Forutsetninger for analyse...7 1.5 Dokumentasjon...7 1.6 Begrensinger...7 1.6.1 Fysiske begrensninger...7 1.6.2 Driftsbetingelser...8 2 Beskrivelse av anlegg...9 2.1 Sikkerhetsutstyr og -tiltak mot gasseksplosjoner...14 2.2 Eksplosive atmosfærer, fysiske og kjemiske egenskaper...15 2.3 Eksponert personell...16 2.4 Tidligere hendelser...16 3 Eksplosjonsrisiko knyttet til deponigass...17 3.1 Innledning...17 3.2 Eksplosive atmosfærer og områdeklassifisering...18 3.3 Tennkilder...19 3.4 Estimering av sannsynlighet for gasseksplosjoner...19 3.5 Estimering av konsekvens av gasseksplosjoner...20 3.6 Estimering av eksplosjonsrisiko...20 3.7 Definisjoner...21 3.8 Akseptkriterium...23 3.9 Forklaring til tabeller: Estimering av sannsynlighet, konsekvens og risiko. Områdeklassifisering...23 4 Risikovurdering og områdeklassifisering...26 4.1 Gassbrønner, gassledninger og avstengingsventiler...26 4.2 Gassbehandlingsrom Pålamyra...29 4.3 Gassbehandlingsrom ved hovedstasjon...32 4.4 Gasskompressorrom ved hovedstasjon...36 4.5 Gassmotorrom...38 5 Risikoreduserende tiltak...43 5.1 Metoder for å oppnå økt sikkerhet i anlegg...43 5.1.1 Prosessikring...43 5.1.2 Ventilasjon...43
Side 5 av 52 5.1.3 Gassdeteksjon...44 5.1.4 Forhindring av antennelse...44 5.1.5 Konsekvensreduserende tiltak...45 5.2 Anbefalte spesifikke tiltak (ikke prioritert rekkefølge)...45 5.3 Anbefalte generelle tiltak...45 6 Konklusjon...46 7 Referanser...47 Appendix A...48 A 1 Tennkilder...48 A 1.1 Varme overflater...48 A 1.2 Flammer og varme gasser...49 A 1.3 Mekanisk produserte tennkilder...49 A 1.4 Utstyr (elektrisk og mekanisk)...49 A 1.5 Elektrostatiske utladninger og gnister...50 A 1.6 Eksotermi og selvantennelse...51 A 1.7 Øvrige tennkilder...51
Side 6 av 52 1 Innledning 1.1 Bakgrunn Ved det gamle avfallsdeponiet i i Bergen finnes et lite kraftverk som utnytter deponigassen fra avfallsdeponiet som brensel. Deponigassen samles opp fra brønner som finnes rundt om kring på det gamle deponiet. Prosjektet var opprinnelig et samarbeidsprosjekt mellom Bergen Kommune og Ulstein Bergen (nå Rolls Royce) hvor kommunen bygget gassoppsamlingsanlegget mens Ulstein Bergen var ansvarlig for bygging og drift av kraftverket. Deponigassen som benyttes som brensel, trekkes ut av deponiet ved hjelp av sentrifugalvifter som generer et svakt undertrykk i brønnene og som sender gassen videre ved ca 50 mbar overtrykk i rør fram til kraftverket. Her komprimeres gassen til et overtrykk på 3,8 bar. Etter kompresjon kjøles gassen i to trinn til ca 2 C blant annet for å tørke gassen. Deretter varmes gassen opp igjen før den filtreres og sendes videre med et overtrykk på ca 3,5 bar til gassmotoren. Moteren er en Ulstein Bergen spark-ignited lean-burn gas engine, type KRGS-8G, spesielt tilpasset for å benyttes deponigass som drivstoff. Kraftverket kan levere en elektrisk effekt på ca 1,3 MW. Deler av varmen som genereres av motoren, utnyttes ved Statens Vegvesen (60%) mens resten er tilgjengelig som fjernvarme. Varmen tas ut fra motorens eksosanlegg, oljekjøler, vannkjøler og turboenhet. Totalt genererer anlegget 2800 kw varme. Dette tilsvarer en total virkningsgrad på 92 %. Kraftverket har en total driftstid på ca 7500 timer per år. I virksomheter hvor det kan oppstå fare gjennom eksplosiv atmosfære skal det foretas en helhetsvurdering av de særlige farer som eksplosiv atmosfære skaper ved virksomheten. Forskriften Helse og sikkerhet i eksplosjonsfarlige atmosfærer [1] til Arbeidsmiljøloven krever blant annet at det skal gjennomføres en risikovurdering av eksplosjonsfare (Forskriftens 6). I forbindelse med oppstart av arbeidet med denne risikoanalyse ble det arrangert et møte og en befaring ved anlegget i 10. mars 2010. På møtet deltok blant annet: Lise Bjørnen, Grønn Etat, Bergen Kommune Fritz Hafner, Grønn Etat, Bergen Kommune Jarle Borge, Rolls-Royce Trygve Nilsen, Rolls-Royce John Arvid Nilsen, BIR Geir H. Pedersen, GexCon Denne risikoanalyse er gjennomført i henhold til GexCons prosjektforslag, ref GexCon-2010-F45737- PF-1, Rev.: 00 (23. mars.2010) samt avtaledokument mottatt som vedlegg til e-post fra Lise Bjørnen, Bergen Kommune (7. april 2010). 1.2 Generelt Brukerdirektivet (ATEX direktivet 99/92/EC [2]) setter minimumskrav med hensyn til helse og sikkerhet for personell som arbeider i potensielt eksplosjonsfarlige områder. Produktdirektivet (ATEX direktivet 94/9/EC [3]) stiller krav til leverandører av utstyr som skal brukes i potensielle eksplosjonsfarlige områder for å sikre at utstyret ikke representerer eksplosjonsfare.
Side 7 av 52 Denne risikoanalyse og områdeklassifisering er gjennomført i henhold til Brukerdirektivet [2] og den norske forskriften Helse og sikkerhet i eksplosjonsfarlige områder [1]. I tillegg er ulike europeiske standarder og retningslinjer ([4], [5], [6], [7], [8], [9]) anvendt. Den første delen av denne rapporten beskriver områder hvor eksplosjonsfarlig atmosfære med hensyn til gasseksplosjoner vil kunne oppstå og eksplosjonsegenskaper til deponigassen som håndteres ved benyttes ved anlegget i. Den andre delen av rapporten beskriver risikoanalysen. Risikovurdering er utført ved å identifisere eksplosjonsfarlige atmosfærer og potensielle tennkilder i de ulike typer utstyr og utstyrsenheter. Med dette som utgangspunkt kan en vurdere, og estimere sannsynligheten for at en eksplosjon skal oppstå samt konsekvensene av denne. Konsekvensene estimeres både for personell og materielle verdier. Fra dette kan risikoen for personell og utstyr estimeres. Resultatene fra vurderingene er oppsummert i tabeller hvor sannsynlighet, konsekvens og risiko (for personell og utstyr) presenteres. I tabellene er også områdeklassifisering inkludert. Det gis også forslag til ulike tiltak som vil kunne bidra til å redusere eksplosjonsrisikoen knyttet til de enkelte deler av anlegget. I de tilfeller hvor risikoen vurderes å være for høy, gis det forslag til etablering av ulike risikoreduserende tiltak. 1.3 Analysens målsetning og omfang Denne rapport beskriver risiko relatert til gasseksplosjoner for personell og utstyr ved deponigassanlegget i. Analysen er gjort på grunnlag av normale driftsbetingelser inkludert forventede avvikssituasjoner. 1.4 Forutsetninger for analyse Risikoanalysen er gjennomført under forutsetning av at, og er kun gyldig når prosessbetingelsene (driftsbetingelser, utstyr, gass-sammensetning) er slik de er beskrevet i Kapittel 2 og 4. 1.5 Dokumentasjon Risikoanalysen er basert på følgende dokumentasjon: Informasjon framkommet under møter / befaringer ved anlegget 10. mars og 15. april 2010. Informasjon framkommet i e-poster og i telefonsamtaler. Tegninger / flytskjema som vist i figurer i dette dokumentet. Håndskrevet beskrivelse med tegningersamt fotografier mottatt fra Trygve Nilsen, Rolls Royce Beskrivelse av prosessen slik det fremkommer i Kapittel 2 og Kapittel 4. Eksplosjonsegenskaper for deponigass slik det beskrives i Kapittel 2. 1.6 Begrensinger 1.6.1 Fysiske begrensninger Denne analysen begrenses til det aktuelle deponigassanlegg, fra brønner og ledningsnett til den gassdrevne motoren.
Side 8 av 52 1.6.2 Driftsbetingelser Vurderinger og konklusjoner i denne risikoanalysen er basert på normale driftsbetingelser og forventede avvikssituasjoner. Anlegget antas å ha døgnkontinuerlig drift, selv om det forventes at anlegget ikke er i drift i enkelte perioder.
Side 9 av 52 2 Beskrivelse av anlegg Deponigassen som benyttes som drivstoff i kraftverket samles opp fra brønner som er lokalisert på ulike steder på det gamle deponiet. Kart som viser anleggets plassering samt brønner og ledningsnett, er gitt i Figur 1 og Figur 2. Diverse bilder som viser ulike deler av anlegget er gitt i Figur 3 og Figur 4. Brønnene ligger normalt 2 5 meter under jorden og er bygget opp av sylindriske betongelementer med en diameter på 0,9 meter. Høyden på brønnene er maksimalt 25 meter, tilsvarende et volum på 16 m 3. På toppen av hver brønn finnes et betonglokk med en 4 rørstuss innstøpt. Fra denne rørstussen (med o-ringstetning) går det et 63 mm plastrør fram til de to gassbehandlingsrommene. Det finnes totalt ca 90 brønner på anlegget, hvorav 44 brønner befinner seg på Pålamyra. Deponigassen som benyttes som brensel, trekkes ut av deponiet ved at det benyttes sentrifugalvifter som generer et svakt undertrykk (5 20 mbar) i brønnene. Gassutvilingen fra deponiet er å betrakte som en relativt langsom prosess. Undertrykket ballanseres slik at man suger så kraftig at man så vidt trekker inn luft fra atmosfæren. Dette registreres med O 2 -måling. En gang i døgnet blir gassinnholdet fra hver brønn analysert VOL% av metan og oksygen. Dette danner grunnlag for regulering av undertrykket i brønnene. Denne reguleringen gjøres under normal drift daglig. Dersom innholdet av brennbar gass fra en brønn er for lav, stenges denne brønnen for en viss tid inntil gassgeneringen i brønnen blir tilstrekkelig høy. Deponigassen består hovedsakelig av metan og karbondioksid. Optimalt reguleres gasssammensetningen slik at innholdet av metan er mellom 45 og 55%. Oksygeninnholdet ligger vanligvis på ca 2%. Brønnen stenges av dersom oksygeninnholdet stiger til 7%. Etter at gassen har passert gjennom gassbehandlingsrommene går den inn til gasskompressorrom hvor den komprimeres til et overtrykk på 3,8 bar. Etter kompresjon kjøles gassen i to trinn til ca 2 C blant annet for å tørke gassen. Deretter varmes gassen opp igjen før den filtreres og sendes videre med et overtrykk på ca 3,5 bar til gassmotoren. Motoren er en Ulstein Bergen spark-ignited lean-burn gas engine, type KRGS-8G, spesielt tilpasset for å benyttes deponigass som drivstoff. Motoren er direkte koblet til en 11 kv generator. Motoren er plassert i maskinrommet på hovedstasjonen. Kraftverket kan levere en elektrisk effect på 1,3 MW. Deler av varmen som genereres av motoren, utnyttes ved Stend Videregående Skole (60%), mens resten er tilgjengelig som fjernvarme. Varmen tas ut fra motorens eksosanlegg, oljekjøler, vannkjøler og turboenhet. Totalt genererer anlegget 1659kW varme. Dette tilsvarer en total virkningsgrad på 88.5%. Kraftverket har en total driftstid på ca 7500 timer per år.
Side 10 av 52 Figur 1. Oversiktskart som viser gassrørforbindelser i forbindelse med gassstasjon E (Pålamyra).
Side 11 av 52 Figur 2. Oversiktskart som viser gassrørforbindelser i forbindelse med gassbehandlingsrommet ved hovedstasjonen.
Side 12 av 52 Gassbehandlingsbygning, Pålamyra. Gassbehandlingsbygning, hovedstasjon. Utvendige avstengingsventiler, Pålamyra. Inngående gassrør med reguleringsventiler, hovedstasjon. Sentrifugalvifter, hovedstasjon. Trykkavlastning i tak og gass-sensor, hovedstasjon. Figur 3. Diverse bilder fra gassbehandlingsbygningene.
Side 13 av 52 Deler av kompressor. Ex-sikker motor på kompressor. Ventilasjonsluftinntak, gassmaskinrom. Ventilasjonsluftutløp, gassmaskinrom. Figur 4. Diverse bilder fra kompressorrom og hovedstasjon.
Side 14 av 52 2.1 Sikkerhetsutstyr og -tiltak mot gasseksplosjoner I forbindelse med byggingen av anlegget ble det foretatt en områdeklassifisering, og det er benyttet utstyr av eksplosjonssikker utførelse i henhold de aktuelle soner i det aller meste av anlegget. De eneste komponentene som inngår i anlegget og som ikke er av eksplosjonssikker utførelse, er gasskompressoren og selve gassmotoren. I de ulike deler av anlegget finnes det ulike former for sikkerhetsutstyr og tiltak, både tekniske tiltak og tiltak av organisatorisk og administrativ karakter. Enkelte driftstekniske tiltak har i utgangspunkt andre formål, men vil bidra til økt generell eksplosjonssikkerhet. Alt utstyr er jordet til samme potensialnivå. Det finnes avtrekksanlegg i alle rom hvor det forekommer gass under trykk, og rommene er utformet med trykkavlastning. Med unntak av plastrørene mellom brønnene og de to gassbehandlingsrommene, er alle rør av syrefast utførelse ubehandlede rør. Det er også installert gassdeteksjonssystem på ulike steder i anlegget. Det er i utgangspunktet ikke personellbegrensning noen steder i anlegget men de ulike bygningene er enten inngjerdet eller avlåst. Det er installert brann- og røykvarslere i de ulike rommene.
Side 15 av 52 2.2 Eksplosive atmosfærer, fysiske og kjemiske egenskaper Deponigassen som benyttes som drivstoff i gassmotoren er en blanding av metan, karbondioksid og luft. Deponigassen som genereres i deponiene, består hovedsakelig av metan og karbondioksid. På grunn av undertrykket som benyttes for å transportere gassen fra brønnene til gassbehandlingsrommene og mindre lekkasjer i brønnene, vil gassblandingen vanligvis inneholde noe luft. Gass-sammensetningen reguleres vanligvis slik at innholdet av metan er mellom 45 og 50%. Oksygeninnholdet ligger vanligvis på ca 2%. Brønnen stenges av dersom oksygeninnholdet stiger til 7%. Resten av gassen er hovedsakelig karbondioksid samt noe nitrogen fra luften som trenger inn i brønnene på grunn av undertrykket. I risikoanalysen er gassen antatt å være ren metangass. Ulike eksplosjonsrelaterte egenskaper til metangass er gitt i Tabell 1. Etter som den eksakte sammensetning til deponigassen ikke er kjent, inneholder tabellene også tilsvarende opplysninger for tyngre hydrokarboner som etan og propan. Hvorvidt det finnes etan og propan i deponigassen, og i så fall hvor mye, er ukjent. Tabell 1. Brennbarhets- og antennelsesegenskaper for metan, etan og propan (MESG = Maximum Experimental Safe Gap). BRENNBARHETSGRENSER VOL% I LUFT Nedre (LEL) Øvre (UEL) FLAMME PUNKT [ C] LAVESTE TENNTEMP [ C] LAVESTE TENN- ENERGI [mj] MESG [mm] TEMP. KLASSE GASS- GRUPPE Metan 5,0 15,0-540 0,28 1,14 T1 IIA Etan 3,0 12,7-515 0,25 0,91 T1 IIA Propan 2,1 9,5-104 493 0,26 0,92 T1 IIA Tabell 2. Forbrenningsegenskaper for metan, etan og propan.. STØKIOMETRISK BLANDING [vol% i luft] MAKSIMALT OVERTRYKK VED KONSTANT VOLUM [baro] EKSPANSJONSFORHOLD VED KONSTANT TRYKK [-] Ved konst volum [K] ADIABATISK FLAMME- TEMPERATUR Ved konst trykk [K] Metan 9,51 7,6 7,25 2591 2227 Etan 5,67 8,21 7,87 2627 2261 Propan 4,0 8,34 7,98 2633 2266
Side 16 av 52 2.3 Eksponert personell Deponigassanlegget er fullautomatisert og kan i prinsippet kjøres uten tilstedeværelse av personell. Justeringen av undertrykket som benyttes for å suge deponigassen ut av brønnene, er imidlertid basert på manuell vurdering av gass-sammensetning og påfølgende manuell justering av ventiler. Det antas følgelig at det statistisk sett er personell (en person) tilstede i anlegget <10% av driftstiden. På områdene rundt de aktuelle bygninger (gassbehandlingsrom og hovedstasjon) er det i prinsippet ingen restriksjoner på personellferdsel. Hovedstasjonen og det ene gassbehandlingsrommet er imidlertid plassert på innsiden av et gjerde. 2.4 Tidligere hendelser Det har aldri vært noen eksplosjonsrelaterte hendelser ved anlegget.
Side 17 av 52 3 Eksplosjonsrisiko knyttet til deponigass 3.1 Innledning For å kunne få en gasseksplosjon, må en eksplosiv atmosfære av gass og luft komme i kontakt med en tennkilde med tilstrekkelig høy energi. Atmosfæren må ha en gasskonsentrasjon som er innenfor visse grenser. Gasskonsentrasjon må ligge mellom LEL (lower explosion limit) og UEL (upper explosion limit). Dersom gasskonsentrasjonen er lavere enn LEL, eller høyere enn UEL, vil en ikke kunne få en eksplosjon. Dersom konsentrasjonen er like innenfor disse grenseverdiene, vil eksplosjonen bli svak. De kraftigste eksplosjonene vil opptre ved konsentrasjoner rundt støkiometrisk gasskonsentrasjon. Dersom den brennbare gassen blandes med luft og ikke-brennbare gasser (inærtgasser) vil dette påvirke antennelses- og eksplosjonsegenskapene til blandingen. Et høyere innhold av inærtgasser som for eksempel karbondioksid, bidrar til å redusere eksplosjonsrisikoen ved at gassblandingen blir vanskeligere å antenne. Innholdet av inærtgasser bidrar også til eksplosjonene blir svakere. Det andre hovedkriteriet for å få en gasseksplosjon er at den eksplosive atmosfæren bringes i kontakt med en tilstrekkelig kraftig tennkilde. Gasser er vanligvis meget lette å antenne slik at svake tennkilder som for eksempel statisk elektrisitet og mekanisk genererte tennkilder vil kunne antenne gassblandingene. Tidspunkt for tenning, i forhold til når utslippet starter, er også viktig med hensyn til konsekvensene knyttet til en eksplosjon. Tenning umiddelbart etter at utslippet starter vil normalt resultere i en brann. Dersom ikke lekkasjen stanses, vil brannen kunne føre til betydelige skader. Dersom utslippet pågår en viss tid før antennelse finner sted, så vil en eksplosjon, med langt mer dramatiske konsekvenser, være en mer sannsynlig hendelse. Et typiske hendelsesforløp som følge av et utslipp av brennbar gass er vist i Figur 5. Figur 5. Typisk hendelsesforløp for et uønsket utslipp av brennbar gass eller væske.
Side 18 av 52 3.2 Eksplosive atmosfærer og områdeklassifisering Eksplosive atmosfærer av gass vil som følge av prosessen og eventuelle lekkasjer fra denne kunne oppstå flere steder i et anlegg. Hvor stor den eksplosive atmosfæren blir, avhenger av mange faktorer. Det er imidlertid to hovedfaktorer som er avgjørende for hvor stor den eksplosive atmosfæren blir; mengde brennbar gass som slippes ut, og ventilasjonsforholdene på stedet hvor gassutslippet forekommer. Dette betyr at selv den minste gasslekkasje vil kunne føre til betydelige eksplosive atmosfærer dersom lekkasjen forekommer i et lukket rom hvor det ikke er ventilasjon. Omvendt, vil selv en relativt stor lekkasje ikke føre til særlig store eksplosive atmosfærer dersom ventilasjonen er god. Under normal drift vil det kunne forekomme små lekkasjer fra ulike typer utstyr som flenser, rørkoblinger, ventilspindler etc. Anlegget skal derfor områdeklassifiseres slik at utstyret (både elektrisk og ikke-elektrisk) som anvendes i anlegget, ikke fører til antennelse av den eksplosive atmosfæren. Områdeklassifiseringen er et hjelpemiddel til å velge og installere utstyr som, tatt i betraktning gassgruppe og temperaturklasse, er sikkerhetsmessig forsvarlig å bruke i denne type områder. Områdeklassifiseringen baseres på hvor ofte lekkasjer eller utslipp av gass kan oppstå, gasstype og ventilasjonsforhold rundt utslippspunkt, under normale driftsforhold. Områdeklassifiseringen omfatter ikke ulykkeshendelser som for eksempel rørbrudd og lignende. Hvert enkelt prosessutstyr (for eksempel tanker, pumper, rørledninger, ventiler etc.) skal betraktes som potensielle utslippskilder. Etter at det er fastslått at utstyret kan gi utslipp fastslås graden av utslipp i samsvar med definisjoner om sannsynlig hyppighet og varigheten av. Hvert enkelt utslipp blir i henhold til [10] gradert som «kontinuerlig», «primært» eller «sekundært». Utstrekning av en sone er definert som avstanden i alle retninger fra en utslippskilde til det punkt hvor gass/luft blanding har blitt fortynnet med luft til et nivå under nedre eksplosjonsgrense (LEL). I henhold til [10] defineres de ulike soner som følger: Sone 0 Et område hvor en eksplosiv atmosfære som består av en blanding med luft av brennbare stoffer i form av gass, damp eller tåker er til stede kontinuerlig eller for lange perioder eller periodisk. Sone 1 Et område hvor en eksplosiv atmosfære som består av en blanding med luft av brennbare stoffer i form av gass, damp eller tåker kan forekomme ved normal drift. Sone 2 Et område hvor en eksplosiv atmosfære som består av en blanding med luft av brennbare stoffer i form av gass, damp eller tåker sannsynligvis ikke vil forekomme ved normal drift, men hvis det skulle inntreffe vil det bare være unntaksvis og i korte perioder.
Side 19 av 52 3.3 Tennkilder De ulike tennkilder som kan oppstå, grupperes i henhold til EN 1127-1 [8] i 14 ulike grupper. Disse er: 1. Varme overflater 2. Flammer og varme gasser 3. Mekanisk genererte gnister 4. Elektrisk utstyr 5. Statisk elektrisitet 6. Eksotermi og selvantennelse 7. Adiabatisk kompresjon 8. Lynnedslag 9. Jordstrømmer 10. Ultralyd 11. Ioniserings stråling 12. Elektromagnetiske bølger 13. Radiobølger 14. Laserstråler Selv om alle de 14 gruppene kan betraktes som vanlige, er det de seks første som vanligvis blir gitt oppmerksomhet i forbindelse med risikoanalysen. De øvrige tennkilder er i risikosammenheng å betrakte som eksotiske etter som egenskapene knyttet til disse er langt mindre kjente enn de seks første. Se Appendiks A 1 for ytterligere beskrivelser av tennkilder. 3.4 Estimering av sannsynlighet for gasseksplosjoner Sannsynligheten for at en gasseksplosjon skal oppstå er knyttet til både sannsynlighet for at en lekkasje skal oppstå og sannsynligheten for at lekkasjen skal antennes. I et prosessanlegg vil det være flere ulike hendelser som kan føre til utslipp med forskjellig utslippsrate. Størrelsen og konsentrasjonen til en eksplosiv atmosfære av deponigass som oppstår i en reell situasjon, vil avhenge av en rekke faktorer som utslippsrate, ventilasjon og omgivelser (grad av innelukkethet og utstyrstetthet). Både størrelse og konsentrasjon på gasskyen vil kunne variere over tid. Følgelig vil det i enkelte situasjoner være nødvendig å gjennomføre avanserte CFD (computational fluid dynamics) beregninger for å beskrive hvordan et realistisk gassutslipp vil utvikle seg. Før man gjennomfører slike simuleringer, kan det imidlertid være hensiktsmessig å vurdere om de aktuelle utslipp representerer en uakseptabel risiko eller ikke ved å først å utføre forenklete beregninger. Det er vanskelig å estimere sannsynligheten for at en lekkasje skal oppstå i et konkret anlegg. Sannsynligheten for at en gasslekkasje skal oppstå avhenger av mange faktorer. Disse omfatter blant annet; kvaliteten på utstyret, alder på utstyr, trykklasse, materiale, dimensjoner, kvalitet på gass i anlegg (som påvirker korrosjonsegenskaper og pakningsaldring), fysisk aktivitet osv. Etter at man har kartlagt ulike lekkasjescenarier og estimert størrelsen på de eksplosive gasskyene, må man estimere sannsynligheten for at den eksplosive atmosfæren antenner. Om en gassky antenner avhenger av både egenskaper til gassen (konsentrasjon, temperatur, trykk og turbulensnivå) samt tennkildens egenskaper (energi og temperatur). Tennkilder kan både være kontinuerlige og diskontinuerlige. Kontinuerlige tennkilder som for eksempel vedvarende varme overflater vil i prinsippet ha en større sannsynlighet for å føre til antennelse av et gassutslipp enn en elektrisk gnist eller en elektrostatisk utladning som oppstår en gang i forbindelse med feil. Etter at alle faktorer nevnt ovenfor er veid individuelt og estimert, danner disse basis for hvor ofte en eksplosjon vil kunne oppstå. Etter at sannsynlighet for lekkasje og sannsynlighet for antennelse er
Side 20 av 52 bestemt blir disse gradert fra "I til V", hvor "I" er den laveste sannsynlighet og "V" er høyest sannsynlighet. Hver "grad" (I, II, III, IV og V) beskriver ett visst "sannsynlighets" eller "frekvens" område. Etter som sannsynligheten for å få en gasseksplosjon avhenger av sannsynlighetene for at tennkilde og gassky skal oppstå, vil denne være produktet av disse to sannsynlighetene. For å være på den konservative siden, benyttes vanligvis sannsynligheten til hendelsen med den laveste sannsynlighet som basis for estimering av den totale sannsynlighet. Dette gir et mer konservativt estimat sammenlignet med om sannsynlighetene til de to hendelsene hadde blitt multiplisert. 3.5 Estimering av konsekvens av gasseksplosjoner Figur 5 viser mulige hendelsesforløp i forbindelse med et utslipp av brennbar gass eller væske. Dersom lekkasjen ikke antenner umiddelbart, vil en få oppbygging av en eksplosiv atmosfære. Desto lenger tid det går inntil lekkasjen stanser, desto større vil mengden av brennbar gass som slipper ut være. Et langvarig utslipp vil følgelig kunne føre til en eksplosiv atmosfære med betydelig volum. En eksplosjon i et stort volum vil vanligvis føre til langt mer dramatiske konsekvenser enn en eksplosjon i et lite volum. Når det gjelder konsekvensene av gasseksplosjoner kan disse være meget vanskelig å forutsi. Spesielt vil dette være gjeldende for store lekkasjer og gass i innelukkete eller kompliserte geometrier eller prosessanlegg. Her vil det ofte være nødvendig å bruke avanserte simuleringsverktøy for å beregne konsekvensene da eksplosjonsforløpet vil være avhengig av en hel rekke parametere som for eksempel: Størrelse på gassky Gasstype eller reaktivitet til brennstoffet Geometri/utstyrslayout Grad av åpenhet eller innelukkethet av rommet/bygning Tenningsposisjon Turbulensnivå Temperatur Tilstedeværelse av trykkavlastning En eksplosjon i et prosessanlegg kan føre til nye hendelser, eskalering. Dersom en primær hendelse fører til nye lekkasjer kan sekundære hendelser som brann og eksplosjoner føre til betydelige mer dramatiske konsekvenser en selve primærhendelsen. 3.6 Estimering av eksplosjonsrisiko Risiko er produktet av sannsynligheten for at en eksplosjon skal oppstå og konsekvensen av denne. I den følgende "risikoanalyse" gjøres en kvalitativ risikovurdering knyttet til de ulike deler av anlegget og de ulike utslippskilder som kan forekomme.
Side 21 av 52 V C B A A A IV D C B A A Konsekvens III E D C B A II E E D C B I E E E D C I II III IV V Sannsynlighet Figur 6. Risikomatrise I den følgende "risikoanalyse" gjøres en kvalitativ risiko vurdering av de ulike deler av deponigassanlegget (for eksempel gassbehandlingsrommene, kompressorrom, gassmaskinrom). For å kunne gradere sannsynligheten for at en eksplosiv atmosfære skal oppstå, vurderes ulike egenskaper til gassen sammen med hvor ofte gasskyen forventes å forekomme. Sannsynligheten for at en gitt tennkilde skal kunne antenne den aktuelle gassen vurderes ut fra ulike kriterier, som for eksempel energiinnholdet til den aktuelle tennkilde og gassblandingens tennenergi eller tenntemperatur. For mekanisk produserte gnister inkluderer for eksempel dette kollisjonshastighet, friksjonskraft, kontakttid og fysiske egenskaper til de kolliderende materialer. Deretter vurderes det om dannelsen av tennkilde oppstår samtidig med tilstedeværelse av eksplosiv gass. Den laveste grad av sannsynlighet for at eksplosiv gassky skal oppstå (D a ) eller at tennkilde skal oppstå (D t ) benyttes som gradering av sannsynlighet for at eksplosjon skal oppstå (D e ). Grad av konsekvens for personell (D p ) og utstyr (D u ) estimeres med utgangspunkt i forventet effekt av eksplosjonen. Graderingen er basert på forventet skade som følge av varme, trykk eller løse gjenstander. 3.7 Definisjoner Sannsynlighet eller frekvens for en eksplosjon og konsekvens av eksplosjonsulykker graderes med romertall fra I til V. Definisjon og beskrivelse av de ulike gradene finnes i Tabell 3. Definisjoner på konsekvens for personell og utstyr er satt i samarbeid med Bergen Kommune.
Side 22 av 52 Tabell 3. Definisjoner av sannsynlighet og konsekvens relatert til eksplosjoner under normale driftsbetingelser. Sannsynlighet for dannelse av eksplosiv atmosfære Grad, D a I II III IV V Beskrivelse Svært usannsynlig Usannsynlig Lite sannsynlig Sannsynlig Svært sannsynlig Sannsynlighet for dannelse av tenndyktig tennkilde Grad D t I II III IV V Beskrivelse Svært usannsynlig Usannsynlig Lite sannsynlig Sannsynlig Svært sannsynlig Sannsynlighet for at en eksplosjon skal oppstå Grad D e Beskrivelse Definisjon I Svært usannsynlig < 1/ 10.000 år II Usannsynlig > 1/10.000 år < 1/100 år III Lite sannsynlig > 1/100 < 1/10 år IV Sannsynlig > 1/10 år < 1 pr. år V Svært sannsynlig > 1 pr. år Konsekvens for personell og materielle verdier Grad D p D u Beskrivelse Definisjon I II III IV V Personell Liten førstehjelpskade (ikke fravær fra jobb) Utstyr Marginal skade på prosessenhet og driftsstans <50.000,- Personell Medisinsk behandling (kort fravær fra jobb) Utstyr Skade på prosessenhet (50.000 500.000 NOK) Personell Alvorlig skade, ikke varig mén Utstyr Utstyrshavari eller driftstans for mellom 500.000 2 mill NOK Personell Alvorlig skade, kan medføre varig mén. Mulig skade på flere personer, mulig tap av liv Utstyr Skade og driftstans på flere prosessenheter (2 mill - 10 mill NOK) Personell Tap av et eller flere liv Utstyr Anlegg totalskadet (> 10 mill NOK)
Side 23 av 52 3.8 Akseptkriterium Risikonivå og anbefalt akseptkriterium er valgt og basert på sannsynligheten for menneskelig og økonomisk tap i henhold til Tabell 3. Akseptkriterier og anbefalte tiltak er gitt i Tabell 4. Tabell 4. Risikonivå, - definisjoner og anbefalte akseptkriterier. Risiko nivå Akseptkriterium Anbefalte tiltak A Meget høyt Uakseptabelt Risikoreduserende tiltak må iverksettes B Høyt Uakseptabelt Risikoreduserende tiltak må iverksettes C Middels Uakseptabelt Risikoreduserende tiltak bør iverksettes D Lavt Akseptabelt Risikoreduserende tiltak kan iverksettes E Meget lavt Akseptabelt Risikoreduserende tiltak er ikke nødvendig 3.9 Forklaring til tabeller: Estimering av sannsynlighet, konsekvens og risiko. Områdeklassifisering I kapittel 4 finnes det tabeller som oppsummerer vurdering av sannsynlighet og konsekvens og derav primær og sekundær risiko. Et eksempel på en slik tabell er gitt i Tabell 5. I kapittel 4 finnes det også tabeller som viser underlag for samt områdeklassifisering. Et eksempel på en slik tabell er vist i Tabell 6. Etter tabellene er det gitt en forklaring til de ulike delene av tabellene.