جانمایی واحدهای صنعتی با ملاحظات ایمنی

(به قلم الهه عنبری)

جنبه های ایمنی و اقتصادی کارخانجات و واحدهای صنعتی به شدت به جانمایی بهینه ی آنها وابسته است. موضوع جانمایی کارخانجات فرآیندی شامل تعیین آرایش فضایی تجهیزات فرآیندی و اتصالات میان آنها روی یک زمین مشخص می باشد که از طریق بهینه کردن یک تابع هدف نسبت به قیود متعدد این امر صورت می گیرد. در این خصوص، موقعیت واحد های فرآیندی به گونه ای انتخاب می گردد که هزینه های زمین مورد نیاز و خطوط لوله متصل کننده ی هر دو واحد مجاور کاهش یابد و نیز منجر به افزایش بازدهی تولید و ایمنی واحد صنعتی گردد. شایان ذکر می باشد علاوه بر اینکه یک جانمایی بهینه ملاحظات ایمنی و اقتصادی را در نظر می گیرد می بایست فضایی را برای گسترش تجهیزات و هم چنین دسترسی آسان به آنها در آینده لحاظ کند. از دیدگاه ایمنی به منظور ایجاد یک جانمایی بهینه باید حداقل فاصله بین تجهیزات حفظ شود. ایجاد فاصله ی مناسب میان تجهیزات از طریق دسته بندی تجهیزات با مخاطرات مشابه در یک گروه صورت می پذیرد.

 

 روشهای جانمایی تجهیزات در واحد با ملاحظات ایمنی

روش هایی متعددی به منظور جانمایی واحدهای فرآیندی موجود است که در ذیل به شرح مختصری از آنها پرداخته می شود:

 

1. استانداردها

جانمایی واحدهای صنعتی می بایست با استفاده از حداقل فاصله تعیین شده برای استقرار تجهیزات مجاور مطابق با الزامات موجود در استاندارد باشد.

 

2. ارزیابی پیامد

در این روش اثرات بالقوه رهایش ناگهانی انرژی بر تجهیزات مجاور بدون در نظر گرفتن احتمال رخداد انرژی آزاد شده ارزیابی می شود. در واقع ارزیابی پیامد اثرات پیامدهای رویداد را در نظر می گیرد ولی تکرارپذیری رویدادها را در نظر نمی گیرد.

 

3. ارزیابی ریسک

این روش نه تنها داده های حاصل از ارزیابی پیامد را در نظر می گیرد بلکه تکرارپذیری و احتمال تماس مواد پرمخاطره را با تجهیزات فرآیندی نیز در نظر می گیرد. در واقع یک ارزیابی کمی ریسک است که مقادیر عددی را برای تکرارپذیری و شدت رویدادها لحاظ می کند. هم چنین  سطح ریسک قابل تحمل قبل از انجام ارزیابی کمی ریسک باید تعیین شود.

 

اهمیت جانمایی در تولید واحدهای شیمیایی

هدف اصلی از جانمایی کارخانه افزایش تولید و بهره وری می باشد. به منظور پیشگیری  یا کاهش خطر آسیب دیدگی در محل کار، بیماری و مرگ ایمنی تولید از اهمیت بسیاری برخوردار است. ایمنی یک بخش مهم و کلیدی در اقتصاد یک کارخانه می باشد به طوری که طبق مطالعات گذشته به کارگیری یک طرح ایمنی مناسب در یک واحد تولیدی، به میزان زیادی سبب افزایش قابل توجه در میزان بهره وری می شود.

واحدهای شیمیایی از تجهیزات فرآیندی متعددی تشکیل شده اند که شامل ورودی و خروجی مواد مختلف می باشند و با انجام عملیات روی مواد اولیه ورودی به کارخانه محصول نهایی قابل فروش در بازار بدست می‌آید. در طراحی هر کدام از تجهیزات فرآیندی باید اصول و قواعد حاکم بر آن عملیات را در نظر گرفت. اما پس از طراحی این تجهیزات، باید محل نصب آنها نیز در واحد تعیین گردد. جانمایی تجهیزات که یافتن محل نصب تجهیزات و لوله کشی های لازم برای عملکرد یک طرح شیمیایی یا هر طرح صنعتی دیگری می باشد از مسائلی است که از عوامل متعددی مانند اقتصاد طرح, بهره برداری, عملیات و نگهداری تجهیزات و به خصوص ایمنی در واحد شیمیایی تاثیر می پذیرد.

 

تکنیک‌­های طراحی جانمایی

چندین روش به منظور طراحی یک جانمایی مناسب موجود می­باشد. برخی از این روش‌­ها معمولاً بیشتر تحلیلی می‌­باشند تا اینکه استنتاجی باشند، برخی از روش­ها نیز هر دوی این عناصر را دارند. این روش­‌ها به شرح زیر می­‌باشند:

• طبقه‌­بندی، ارزش‌­گذاری و رتبه­‌بندی
• آزمایشات و بررسی‌­های حیاتی
• ارزیابی مخاطرات
• بهینه­‌سازی اقتصادی

 

1-1- طبقه‌­بندی، ارزش‌­گذاری و رتبه‌­بندی

چندین روش طبقه‌بندی، ارزش‌­گذاری و رتبه­‌بندی موجود می‌­باشد که در طراحی جانمایی مورد استفاده قرار می­‌گیرد. روش‌­های اصلی که برای طبقه‌­بندی مورد استفاده قرار می‌­گیرند به شرح زیر می‌­باشند:

• طبقه­‌بندی مناطق خطرناک
• طبقه­‌بندی ذخیره‌­سازی[1]
• طبقه­‌بندی تأسیسات آتش‌­نشانی

 

1-1-1- طبقه­­‌بندی مناطق خطرناک[2]

جانمایی کارخانه نقش مهمی در پیشگیری از اشتعال ناشی از رهایش مواد قابل اشتعال ایفا می­کند. این جنبه از جانمایی تحت عنوان “طبقه‌­بندی مناطق” مطرح می­گردد. فرآیند طبقه­بندی مناطق خطرناک شامل تخصیص مناطق سایت به چهار گروه زیر می‌­باشد:

زون صفر:  اتمسفر قابل اشتعال به صورت پیوسته و برای مدت زمان زیادی حضور دارد.

زون یک:   احتمال حضور اتمسفر قابل اشتعال برای مدت زمان کوتاهی در شرایط عادی عملیاتی وجود دارد.

زون 2:    احتمال حضور اتمسفر قابل اشتعال در شرایط عادی عملیاتی وجود ندارد یا اگر وجود دارد برای مدت زمان کوتاهی است.

اگر ناحیه‌­ای در هیچ­کدام از زون‌­های صفر، یک و دو طبقه‌­بندی نگردد، ایمن است. هدف از طبقه­‌بندی نواحی خطرناک به حداقل رساندن احتمال اشتعال نشتی­های کوچک می‌­باشد. از آن­جا که تعیین اندازه، تکرارپذیری و مدت نشتی به طور کامل دشوار می‌­باشد، رتبه‌­های زیر برای نشتی مشخص می‌­شود:

• رتبه[3]پیوسته: رهایش به صورت پیوسته یا تقریباً پیوسته می­باشد.
• رتبه اولیه: احتمال رهایش به صورت منظم و یا به دفعات تصادفی حین عملیات عادی وجود دارد.
• رتبه ثانویه: احتمال رهایش در عملیات عادی وجود ندارد و در هر رویداد مدت زمان آن محدود است.

طبقه‌­بندی مواد خطرناک همراه  با شناسایی منابع خطر، نقاط دارای پتانسیل نشتی و منابع جرقه‌­زن ادامه می‌­یابد. به طور نمونه نقاط نشتی شامل فلنج‌­ها، نقاط نمونه‌­گیری، ‌‌آ‌ب­بندی­ها و اتصالات موقت می باشند؛ منابع جرقه­‌زن به عنوان نمونه شامل موتورهای الکتریکی، کوره‌­ها، موتورهای بنزینی و خودروها می­‌باشد. سه استراتژی اصلی برای کنترل منابع جرقه­‌زن موجود می­باشد: پیشگیری، جداسازی و حفاظت. رویکرد طبقه‌­بندی مناطق خطرناک براساس این استراتژ‌ی‌­ها بدین صورت می­باشد: ابتدا، منابع بالقوه نشتی شناسایی می­شوند. مشخصات نشتی برای راه‌­اندازی، توقف[4]، شرایط اضطراری و هم­چنین عملیات عادی تعیین می­شود، و به هر نشتی یک رتبه اختصاص داده می‌­شود. برای هر نقطه نشتی، تمهیداتی به منظور کاهش و حذف نشتی در نظر گرفته می­‌شود. سپس منابع جرقه­‌زن نزدیک هر نقطه نشتی شناسایی می­‌شود. و برای هر منبع جرقه­‌زن به ترتیب تمهیداتی به منظور حذف یا انتقال در نظر گرفته می­شود. در غیر این صورت هر زون مشخص می­گردد و حفاظت مناسب از منبع جرق­زن تعیین می­گردد. کنترل منابع جرقه­زن سبب کاهش ریسک آسیب به پرسنل و دارایی می‌­گردد. بنابراین، طبقه­‌بندی مناطق خطرناک مبنایی برای کنترل منابع جرقه‌­زن هم در مرحله طراحی و هم در مرحله بهره‌­برداری می­باشد.

[1] storage

[2] hazardous area classification

[3] grade

[4] Shut down

 

1-1-2- طبقه‌­بندی ذخیره‌­­سازی

انواع اصولی ذخیره­‌­سازی عبارت­ اند از: ذخیره‌­سازی سیالات، ذخیره‌­سازی جامدات و ذخیر‌‌‌‌ه‌­سازی در انبار. ذخیره‌­سازی مد نظر ذخیره‌­سازی سیالات، به ویژه سیالات قابل اشتعال می­باشد، که شامل انواع زیر می­باشد:

• مایعات در دما و فشار اتمسفری
• گازهای مایع تحت فشار در دمای اتمسفری ( ذخیره‌­سازی تحت فشار)
• گازهای مایع در فشار اتمسفری و در دمای پایین (ذخیره‌­سازی سرد)
• گازهای تحت فشار

هم­چنین نوع دیگری از ذخیره‌­سازی با خواص میانی نظیر ذخیره‌­سازی نیمه سرد نیز وجود دارد.

معمولاً ذخیره­‌سازی مایعات مطابق با کلاس­ آن‌ها صورت می­پذیرد. طبقه‌­بندی متداول مطابق با استاندارد BS5908:1990 می­باشد. اولین طبقه‌­بندی در استاندارد BS CP 3013:1974 آورده شده است. هم­چنین طبقه­‌بندی دیگری نیز در NFPA 321:1987 نیز آورده شده است.

تجهیزات ذخیره‌­سازی معمولاً در فضای باز ساخته می­شوند زیرا کم هزینه‌­تر می‌­باشد و هم­چنین به نشتی‌­ها اجازه­‌ی انتشار می­‌دهد. از آن‌جا که مخازن و ظروف حاوی مقدار زیادی مایع می باشند، سایتی که به منظور جانمایی انتخاب می‌­گردد باید دارای مشخصات خوبی از نقطه‌­نظر بارگیری باشد. طراحی فوندانسیون برای مخازن ذخیره‌­سازی یک موضوع تخصصی است. محل ذخیره‌­سازی باید به گونه‌­ای باشد که کانتور زمین شرایط را برای انتشار مایعات قابل اشتعال یا بخارات سنگین نزدیک ناحیه‌­ای که در آن منبع جرقه‌­زن وجود دارد فراهم نکند. محل ذخیره‌­سازی باید از فرآیند جدا گردد، بنابراین باید در یک یا حداکثر در دو طرف فرآیند قرار گرفته و به خوبی از آن دور شود. این جداسازی امکان گسترش فرآیند و یا ذخیره‌­­سازی را فراهم می‌­کند. فاصله جدایی بین فرآیند و ذخیره­‌سازی نباید از 15 متر کمتر باشد. هم­چنین ضروری است پایانه‌­ها از فرآیند دور نگه داشته شوند زیرا منبع حوادث هستند. بنابراین یک جانمایی مناسب برای ذخیره‌­سازی بین واحدهای فرآیندی و پایانه‌­ها می­باشد. فاصله بین پایانه‌­ها و محل ذخیره­‌سازی نباید کمتر از 15 متر باشد. مخازن ذخیره‌­سازی باید به صورت گروهی چیده شوند.  الزامی نیست که تنها یک ناحیه ذخیره‌­سازی، یک پایانه بارگیری و یا یک پایانه تخلیه وجود داشته باشد. بلکه ممکن است بسته به مواد، فرآیند و اصول جداسازی چندین ناحیه ذخیره‌­سازی یا پایانه وجود داشته باشد. نواحی تخلیه مواد اولیه و پایانه بارگیری محصول باید از یکدیگر جدا باشند. معمولاً هر دو باید در مرز سایت در نزدیکی ورودی باشند. با این حال اگر مواد خطرناک یا مضر باشند، پایانه نباید نزدیک ورودی باشد، اگرچه ممکن است به شرطی که تأثیری روی تأسیسات مجاور نگذارد، نزدیک به مرز سایت واقع شود.

 

1-1-3- طبقه‌­بندی تأسیسات آتش­‌نشانی

جانمایی کارخانه می‌­تواند سهم عمده‌­ای در پیشگیری از حریق کارخانه داشته باشد. این مورد جنبه­های مختلفی دارد. برخی از ابعاد جانمایی کارخانه به منظور حفاظت از حریق ممکن است تحت عنوان اقدامات غیرفعال[1] و باقی تحت عنوان اقدامات فعال[2]  طبقه‌­بندی گردند.

 

1-1-3-1- دسترسی به تجهیزات اطفاء حریق

دسترسی به سیستم اطفاء حریق امری ضروری است. لذا تا جایی که ممکن است باید تجهیزات آتش­‌نشانی به اندازه کافی به محل حریق نزدیک باشند و بیش از یک طرف امکان دسترسی داشته باشند. سایت باید دارای یک جاده فرعی باشد. تعبیه مناطق انتظار برای خودرو­ها­ی آتش­‌نشانی در نزدیکی هر ورودی اصلی ممکن است ضروری باشد. جاده‌­ها­ی سایت باید به گونه‌­ای طراحی گردند که از دو جهت امکان نزدیکی به یک حریق بزرگ فراهم گردد. واحدهای مهم فرآیندی  یا ذخیره‌­سازی باید حداقل از دو طرف قابل دسترسی باشند. دسترسی به خودرو­ها­­­­­ی آتش‌­نشانی باید روی یک زمین محکم دارای جاده و ورودی با عرض مناسب باشد و این خودرو­ها باید شامل کف در حجم زیاد و حاوی کپسول‌­های دی اکسید کربن باشند.

 

1-1-3-2-  آب آتش‌­نشانی

در یک حریق برای خاموش کردن آتش، خنک‌­سازی مخازن و ظروف فرآیندی و هم­چنین برای سیستم‌­های خفه‌­کننده با کف، از آب استفاده می‌­شود. مقادیر زیادی آب ممکن است هم از نظر استفاده فوریت و هم برای مدت زمان مشخصی مورد نیاز باشد. در برخی از حریق‌­ها لازم است سیستم‌­های ‌آ‌‌ب‌­پاش برای چندین روز کار کنند. طراحی سیستم‌­ها­ی آب آتش­نشانی مستلزم تعیین حداکثر جریان آب آتش‌­نشانی است که سیستم باید ارسال کند. هم­چنین باید مدت زمان پایداری جریان آب آتش‌­نشانی مشخص شود. منبع اصلی آب آتش­نشانی ممکن است از منبع آب عمومی تأمین شود، اما برای کارهای بزرگ ممکن است منبع عمومی برای تأمین مقادیر آب مورد نیاز کافی نباشد. منابع آب اضافی ممکن است از رودخانه­‌ها، کانال‌­ها، مخازن ذخیره‌­سازی یا مخازن ثابت باشد، اما این منابع باید به اندازه کافی نزدیک باشند تا امکان مکش به طور مستقیم حاصل شود. از آب خنک‌­کننده نباید استفاده شود زیرا عدم سرمایش واحد­ها­ی دیگر به خودی خود یک خطر محسوب می­‌شود. منابع آب برای آب‌­پاش‌­ها و اسپینکلرها ممکن است از مخازن آب ثابت مرتفع تأمین گردد. پمپ­‌هایی باید برای پرکردن مجدد منابع تعبیه گردند. لوله‌­های منابع آب آتش‌­نشانی  باید در برابر آسیب­‌های انفجار محافظت شوند. برای پیشگیری از هدر رفتن آب آتش‌­نشانی در خطوط آسیب دیده باید شیرهای ایزوله شده فراهم شود و اگر این شیرآلات بالاتر از سطح زمین باشند، باید توسط موانع انفجار بتنی محافظت شوند. آب آتش­‌نشانی به طور معمول توسط پمپ­‌های آتش‌­نشانی ثابت پمپ می­‌شود. حداقل باید دو پمپ با ظرفیت کامل با منبع تغذیه مجزا وجود داشته باشد. کابل­‌کشی برای پمپ­‌های برقی نباید در مناطق پرخطر اجرا شود یا اگر این کار اجتناب­‌ناپذیر است، باید از آن محافظت شود.. محل قرارگیری پمپ­‌ها معمولاً توسط منبع تأمین تعیین می‌­شود، ولی نباید در منطقه پرخطر باشند.

[1] passive

[2] active

 

1-1-4- فواصل جدایی

جانمایی کارخانه تا حد زیادی به رعایت حداقل فواصل جدایی محدود می ­شود. به طور اساسی سه روش برای تعیین فاصله جدایی مناسب وجود دارد. اولین و رایج ­ترین روش مورد استفاده از فواصل استاندارد است که توسط صنعت ایجاد شده است. روش دوم استفاده از روش رتبه­ بندی است. روش سوم تخمین یک جداسازی مناسب بر اساس محاسبات مهندسی برای موردی خاص است.

 

1-1-4-1-انواع جدایی

انواع جدایی که مد نظر است به شرح زیر می­ باشند:

• اندازه­ ها و مناطق سایت
• فاصله­ گذاری اولیه برای تجهیزات

الف) فاصله­ گذاری بین تجهیزات

ب) دسترسی به تجهیزات مورد نیاز

ج) حداقل فضای خالی در تجهیزات

• فاصله ­گذاری اولیه برای جانمایی ذخیره ­سازی

الف) محوطه مخازن

ب)  فرآورده ­های نفتی

ج) گاز مایع قابل اشتعال

د) اکسیژن مایع

4)  فواصل اولیه برای طبقه ­بندی مناطق الکتریکی

• اندازه ستون­­ های ذخیره­­ سازی

1-1-4-2-فواصل استاندارد

تعداد زیادی از استانداردها، دستورالعمل­ ها و سایر مطبوعات موجود می­‌باشند که حداقل فواصل جدایی ایمن را ارائه می­‌دهند. راهنماهای موجود عمدتاً مربوط به فواصل جدایی برای ذخیره­‌سازی، یا فرآورده‌­های نفتی، مایعات قابل اشتعال، گاز مایع نفتی (LPG) یا گاز مایع  قابل اشتعال (LFG ) است.

فواصل جدایی برای واحدهای فرآیندی معمولاً به صورت فاصله بین دو واحد یا به صورت فاصله بین یک واحد تنها و یک منبع جرقه‌­زن داده می­‌شود. معمولاً فواصل بین لبه­‌های واحدها بیان می­‌شود و از مرکز به مرکز نیست. فواصل جدایی برای مایعات با فشار بخار کمتر، از جمله بخش عمده ای از فرآورده­‌های نفتی و مایعات قابل اشتعال، کمتر از مایعات دارای فشار بخار بالا است، مانند LPG و LFG. غالباً در صورت تهیه دیواره‌­های کافی پرتوی و یا سیستم‌­های لای‌روبی آب، ممکن است برای LPG  فاصله جدایی کمتری مجاز باشد.

1-1-4-3- رتبه­‌بندی و ارزش‌­گذاری با استفاده از شاخص ماند[1]

این روش رتبه‌­بندی بر اساس پتانسیل نشت مواد است. در این روش دو مقدار برای رتبه‌­بندی کلی ریسک[2] (ORR) محاسبه می­‌شود.

به حداقل رساندن ریسک وارده به پرسنل، به حداقل رساندن تشدید، چه درون یک کارخانه و چه در کارخانه­‌های مجاور؛ اطمینان از دسترسی به تجهیزات آتش‌­نشانی و امداد نجات؛ ادغام واحدهایی با پتانسیل خطر مشابه. اتاق کنترل و سایر ساختمان­‌های مسکونی باید در مجاورت واحدهای کم خطر یا با خطر متوسط قرار داشته باشند. واحدهایی که بالاترین مقدار شاخص انفجار را دارند نباید در نزدیکی  مرز کارخانه واقع شوند. واحدهایی که به صورت مجزا ارزیابی می­‌شوند می توانند در یک واحد تنها ترکیب شوند، مشروط بر اینکه خطرات سازگار و مشابه باشند. فواصل جدایی برای پایه­‌های لوله[3] بسیار مورد توجه قرار گرفته است. برای یک خط لوله بین دو واحد، فاصله جدایی بین یک طرف پایه لوله و واحد مجاور است. یک پایه لوله که خود دارای پتانسیل قابل توجهی برای انتشار مواد خطرناک است نباید در کنار یک واحد و بدون فاصله جدایی قرار گیرد مگر اینکه ارزیابی نشان دهد سطح خطر ترکیبی واحد و پایه لوله قابل قبول است. در غیر این صورت باید فاصله ای بین پایه لوله و کلیه واحدها وجود داشته باشد.

 

1-2- آزمایشات و بررسی‌­های حیاتی

در این مرحله در خصوص اینکه یک  تجهیز باید کجا جانمایی شود و چرا باید این تجهیز در این مکان قرار گیرد، هم­چنین در چه مکان­‌های دیگری نیز می­‌توان یک تجهیز را قرار داد، بررسی­‌ها و آزمایشات لازم صورت می‌­پذیرد. بنابراین برای دست­یابی به یک جانمایی مطلوب و بهینه، روش‌­هایی برای آنالیز چند جانمایی منتخب مورد استفاده قرار می­‌گیرد.

[1] mond

[2] Overall risk ranking

[3] pipebridge

 

1-3- ارزیابی مخاطرات

ارزیابی مخاطرات، یک فرآیند تکراری است که در آن مخاطرات شناسایی و ارزیابی می‌­شوند، سپس اصلاحات برای طراحی ایجاد می­‌شوند و خطرات مجدد ارزیابی می­‌گردند. ماهیت ارزیابی مخاطرات بسیار به موقعیت سایت و جانمایی آن بستگی دارد. ارزیابی مخاطرات برای سایت به صورت ارزیابی کمی ریسک می‌­باشد. ارزیابی مخاطرات برای جانمایی سایت به روی حوادث مهم و بزرگ تمرکز دارد. این فرآیند برای تعیین فواصل جدایی مورد نیاز به منظور کمینه کردن اثرات حریق، انفجار و انتشار مواد سمی مورد و هم­چنین برای تعیین موقعیت واحدهای یوتیلیتی و ساختمان­‌های اداری مورد استفاده قرار می­‌گیرد. این روش با هدف وقوع رخداد حوادث کمتر و پیشگیری از اثرات این حوادث در نظر گرفته می­‌شود. در فرآیند طبقه‌­­بندی مناطق خطرناک از روش ارزیابی مخاطرات نیز مورد استفاده قرار می­‌گیرد.

 

1-3-1- مدل­‌های خطر

 روش دیگر برای تعیین فواصل جدایی استفاده از مدل­‌های خطر است که در آن غلظت ناشی از رهایش بخار یا تشعشع حرارتی ناشی از آتش­‌سوزی به سطح قابل قبولی برسد. دو عامل اصلی که برای تعیین فواصل جدایی در نظر گرفته می شوند عبارت­ند از:

(1) گرمای ناشی از سوختن مایع و (2) احتراق ناشی از انتشار بخار

هم­چنین فواصل جدایی  بر اساس رقیق شدن بخار رها شده تا غلظتی زیر حد پایین قابل اشتعال در نظر گرفته می‌­شود. برآوردها براساس میزان جریان نشتی محاسبه شده، میزان تبخیر استخر ایجاد شده و انتشار ابر بخار می­‌باشد. یکی از مشکلات مورد بحث، جداسازی بین محل ذخیره‌­سازی و منبع جرقه­‌زن برای نفت و سایر مایعات قابل اشتعال با فراریت مشابه است. در چنین مواردی باید یک فاصله جدایی مناسب در نظر گرفته شود. مسئله دیگر فاصله جدایی بین یک واحد پتروشیمی و منبع جرقه‌­زن است. در استانداردها اغلب فاصله جدایی 15 متر برای مخازن ذخیره‌­سازی فرآورده‌­های پتروشیمی در نظر گرفته می شود، به جزء برای LPG و LFG که مقادیر جدایی بیشتر از این مقدار است.

 

1-3-2- بازرسی دقیق

مطالعات شناسایی و ارزیابی خطرات به عنوان یک روش سودمند  برای بازرسی دقیق جانمایی مورد استفاده قرار می­‌گیرد. در این خصوص موارد زیر مورد بررسی قرار می­­‌گیرند:

• محلی که تجهیزات کارخانه در آن واقع می­‌شوند؛
• دلایلی که این تجهیزات در آن محل قرار می گیرد؛
• مکان دیگری که می‌­توان تجهیزات را در آن قرار داد؛

 

1-4- بهینه‌­سازی اقتصادی

در فرآیند ایجاد جانمایی، چند جانمایی مختلف در نظر گرفته می­شود و با استفاده از یک روش اصولی تحت عنوان بهینه­‌سازی اقتصادی از میان آنها یک جانمایی بهینه انتخاب می­‌شود. برخی از عوامل که در خصوص هزینه یک جانمایی اهمیت دارند عبارت­ند از: فندانسیون­‌ها، ساختارها، لوله­‌کشی­‌ها و پایه‌­های لوله، پمپ­‌ها و مصرف برق.

 

1-4-1- ملاحظات جانمایی تجهیزات

1-4-1-1- ملاحظات عمومی

1-  جانمایی و موقعیت کوره‌ها و گرمکن­‌ها بسیار مهم می­‌باشد. موقعیت کوره به چند عامل بستگی دارد: موقعیت سایر کوره­‌ها، استفاده از تاًسیسات مرسوم نظیر دودکش‌­ها، به حداقل رساندن طول خطوط انتقال، دفع ضایعات گازی و میعانات، پتانسیل یک کوره به عنوان منبع جرقه­‌زن و آرایش تاًسیسات آتش‌­نشانی. کوره‌­ها باید حداقل 15 متر دور از کارخانه‌ه­ایی که در آن احتمال نشت مواد قابل اشتعال وجود دارد قرار گیرند. هیچ­گونه گودال یا حفره که احتمال گیر افتادن مواد قابل اشتعال در آن وجود دارد نباید زیر کوره قرار گیرد. ناحیه ­ی فعالیت کوره باید مجهز به سیستم تهویه باشد به خصوص جایی ­که که دما بسیار بالاست و شامل مقدار بالایی سوخت­‌های گوگرد دار می­باشد.

2- زباله­‌سوزها برای دفع مواد زائد جزء تجهیزات آتش­‌نشانی محسوب می­‌شوند. زباله­‌سوز باید با استفاده از منبع جرقه‌­زن از راه دور روشن شود و در صورت احتمال وجود خطر انفجار باید دیواره های انفجار به عنوان مانع تعبیه گردد.

3- در راکتورهای شیمیایی که در آنها واکنش شیمیایی شدید رخ می­‌دهد ممکن است نیاز به استفاده از موانع حریق به منظور ایزوله شدن باشد یا پشت دیوارهای انفجار محصور گردند.

4- مبدل­‌های حرارتی باید دارای خطوط لوله حداقل و طول مناسب باشند، تحمل تنش را نیز داشته باشند و دسترسی به تعمیرات برای آن­­ها امکان­‌پذیر باشد.

5- تجهیزاتی که به منظور تمیزکاری، تخلیه و بارگیری باز می­‌شوند ممکن است نیاز به سیستم تهویه داشته باشند.

6- خشک­‌کن­‌هایی که در آنها مواد فرار از جامدات خارج می­‌شوند معمولا نیاز به سیستم تهویه هم برای خود خشک­­‌کن و هم ناحیه خشک شده دارند.

7- تجهیزات مورد استفاده برای گرد و غبار نظیر سیکلون­‌ها، خشک‌­­کن­‌ها و کانال­‌ها که در آنها احتمال خطر انفجار وجود دارد باید توسط دیوار و هواکش از دیگر کارخانه­‌ها جدا شوند.

8- پمپ­‌های انتقال مایعات با دمای بالا باید از دیگر پمپ­‌های انتقال مخصوص مایعات قابل اشتعال و فرار یا کمپرسورهای مخصوص گازهای قابل اشتعال جدا شوند.         

 

1-4-1-2- خورندگی مواد

اگر مواد فرآیندی خورنده باشند باید این جنبه نیز در جانمایی تجهیزات در نظر گرفته شود.­­ مواد خورنده مسبب بخش قابل توجهی از حوادث کارخانجات شیمیایی و خسارت­های وارد شده به آنها هستند. حضور مواد خورنده دو خطر خاص را ایجاد می کند:

(1) خوردگی مصالح ساختمانی  و (2) تماس افراد با مواد خورنده.

در مورد واحدهای حاوی مواد شیمیایی خورنده، مصالح ساختمانی باید با دقت خاصی انتخاب شوند، هم­چنین باید با رنگ آمیزی منظم محافظت و به صورت منظم بازرسی شوند. برخی از ویژگی­‌های جانمایی کارخانه که در رابطه با مواد شیمیایی خورنده از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند عبارتند از:

1- فندانسیون (پی) ساختمان و ماشین آلات، به ویژه آن­هایی که از بتن ساخته شده اند، ممکن است مواد خورنده، از طریق نشت از زهکشی­[1]ها به آنها نفوذ کنند. که در این خصوص باید تمهیدات لازم در نظر گرفته شود.

2- کف‌­ها باید شیب داشته باشند تا تخلیه به دور از تجهیزات آسیب پذیر و  پیاده­رو­ها و خطوط ترافیکی صورت گیرد.

3- فلنج­‌های لوله ای که ممکن است مواد خورنده از آنها چکه کند نباید در مسیرهای پیاده­‌رو قرار داشته باشد. باید اطراف مخازن یا چاله­‌هایی که حاوی مایعات خورنده باشند، محافظ تعبیه گردد. لذا باید جنس کف و پیاده‌­روها مناسب باشد.

4- سکوی کار نباید روی یک مخزن باز که ممکن است بخارهای خورنده از خود ساطع کند قرار داشته باشد.

5- راه­‌پله­‌ها و نرده‌­ها باید به گونه ای طراحی شوند که خوردگی را به حداقل برساند. محل قرارگیری پله‌­های راه­پله باید مناسب باشد. نرده‌­ها تمایل به خوردگی داخلی دارند و ممکن است به طور ناگهانی از بین بروند. لذا آنها باید از یک ماده مناسب ساخته شوند.

6- زهکشی­‌ها باید برای کنترل مواد خورنده و مخلوطی از مواد که ممکن است از آنها تخلیه شود طراحی شوند.

7- باید در صورت لزوم تهویه مناسب تعبیه و برقرار گردد.

 

 1-4-2-  ملاحظات جانمایی خطوط لوله

به طور کلی، به دلایل اقتصادی و ایمنی مطلوب است که لوله‌­ها را به حداقل رساند. لوله­‌گذاری اضافی هم در سرمایه­‌گذاری و هم در بهره­‌برداری هزینه‌­های بیشتری به همراه دارد، در مورد بهره‌­برداری هزینه­‌های ناشی از عواملی مانند هدر­رفت حرارت یا افزایش حرارت و هزینه‌­های پمپاژ را در بر خواهد داشت.

لوله­‌ها را می­‌توان به صورت مدفون شده یا در سطح زمین قرار داد، هم­چنین می­‌توان روی پایه‌­ها اجرا کرد و یا در کانال[1] قرار گیرند. در صورت عدم وجود خطر تجمع بخارات قابل اشتعال، انجماد مواد یا طغیان می‌­توان از کانال­­‌ها استفاده شود. برای جلوگیری از یخ‌­زدگی، خطوط آب باید زیر خط یخبندان یا حداقل عمق 75/0 متر دفن شوند. اگر در زیر جاده‌­ها یا مناطق بتونی کار گذاشته می‌­شوند، می­‌بایست در کانال­‌ها قرار گیرند یا توسط بتن محکم پوشش داده شوند.

شبکه بخار باید در لبه بیرونی خط لوله اجرا شوند تا حلقه­‌های انبساط دارای بیشترین عرض باشند. همچنین ممکن است شبکه بخار در گودال­‌ها قرار گیرد.

کابل­‌های برق و تلفن باید در سنگرهای پر از ماسه پوشانده شده از آجر بتونی به کار گذاشته شوند. در صورت استفاده از لوله­‌کشی و کابل­‌کشی زیرزمینی، باید هم­زمان با انجام کار پی­‌ریزی، در موقعیت قرار داده شوند. کابل‌­ها را می­توان در ارتفاع کار گذاشت. در این صورت کمتر تحت تأثیر ریزش­‌ها قرار می‌­گیرند و راحت­تر قابل گسترش هستند اما ممکن است نیاز به محافظت در برابر حریق داشته باشند.

خطوط برق می توانند میدان­‌هایی با شدت کافی ایجاد کنند تا باعث گرمای بیش از حد موضعی فلزکاری مجاور یا القاء الکتریسیته ساکن در کارخانه مجاور شوند و این امر باید در موقعیت یابی آنها لحاظ شود. لوله هایی که داغ هستند یا حامل حلال هستند باید تا حد امکان به دور از کابل­‌های برق کار گذاشته شوند. لوله­‌کشی را می‌­توان به صورت یک لایه دوتایی انجام داد، اما باید از لایه‌­های سه­‌گانه جلوگیری کرد.

برای ملاحظات ایمنی، خوردگی و فرآیند، لوله­‌کشی ممکن است به شیب پیوسته ای نیاز داشته باشد تا تخلیه کامل صورت گیرد. لوله­‌های دیگر نباید شیب داشته باشند. شیب نباید به صورتی باشد که ایجاد نقطه پایین[2] کند که از تخلیه مانع ممانعت کند.

فلنج­‌های لوله‌­ای باید طوری قرار گیرند که خطرات ناشی از نشت و چکه کردن را به حداقل برساند.

باید به سازگاری لوله­‌های مجاور توجه شود، این یک اصل اساسی به منظور کنترل و مهار مواد خطرناک است. بنابراین، برای مثال قرار گیری  لوله‌­ای حاوی مواد خورنده بالای لوله‌­­ای حاوی مواد قابل اشتعال یا مواد سمی تحت فشار زیاد، نامطلوب است.

شیرهای جداسازی اضطراری باید برای قطع جریان­‌های مواد قابل اشتعال مورد استفاده قرار گیرند. شیرها ممکن است به صورت دستی یا برقی عمل کنند و کنترل گردند. اگر از شیر دستی برای جداسازی استفاده می­‌شود، باید در یک موقعیت قابل دسترس نصب شود. و موقعیت آنها طوری نباشد که هنگام عملیات اضطراری نیاز به نردبان باشد.

لوله‌­کشی انعطاف پذیر باید به حداقل برسد. جانمایی لوله‌­کشی و کابل­‌کشی باید امکان گسترش کارخانه در آینده فراهم کند. معمولا برای 30درصد فضا برای لوله­‌کشی اضافی در نظر گرفته می‌­شود.

 

1-4-3- ملاحظات جانمایی اتاق کنترل

ساختمان کنترل باید از ساکنین خود در برابر خطرات آتش­‌سوزی، انفجار و رهایش مواد سمی محافظت کند. شایع‌­ترین مخاطره آتش‌­سوزی است و باید توجه ویژه ای به آن شود. دلایل متعددی برای ایمن‌­تر کردن ساختمان­‌های کنترل وجود دارد؛ یکی از آن­ها به حداقل رساندن ریسکی است که اپراتورها و سایر پرسنل در معرض آن قرار دارند. دلیل دیگر این است که امکان کنترل در مراحل اولیه یک حادثه فراهم شود و از این رو احتمال افزایش میزان بروز فاجعه کاهش یابد. دلیل سوم محافظت از اسناد و مدارک کارخانه است، از جمله آن­هایی که قبل از رخداد یک حادثه بایگانی شده‌­اند. هدف دیگر یکسان­‌سازی خطرات موجود در داخل و خارج می­‌باشد. زیرا اگر افرادی که خارج از ساختمان هستند کمتر در معرض خطر انفجار قرار گیرند اثر آن برای افراد داخل نیز کاهش می­­‌یابد. با این حال، این هدف کاملاً مشهود نیست. فلسفه خطر این است که هیچ کس نباید در معرض بیش از یک ریسک مشخص باشد، نه این که خطر برای همه برابر باشد. در هر صورت قبل از طراحی اتاق کنترل لازم است اهداف تعیین شود.

محل و طراحی اتاق کنترل یکی از مباحث مطرح شده توسط کمیته تحقیق درباره فاجعه فلیکسبرو[3] می­باشد، در این حادثه تعداد 18 مرگ از 28 تلفات مربوط به اتاق کنترل بود. توصیه‌­های کمیته این است که اتاق­‌های کنترل که ممکن است در معرض انفجار قرار گیرند نباید از جنس آجر با پنجره­‌های بزرگ ساخته شود بلکه باید از بتن محکم با پنجره‌­های کوچک و محافظت شده ساخته شود. بنابراین با توجه به حادثه فلیکسبرو اتاق کنترل را می­توان به عنوان یکی از تأسیسات پیچیده مطرح کرد. در نتیجه از آنجایی که تعداد بیشتری از افراد در معرض خطر قرار می­‌گیرند ضروری است این ساختمان­ها با دقت و هزینه بیشتری ساخته شوند. خط مشی مناسب برای ایجاد یک اتاق کنترل ایمن این است که در آن فعالیت­ها محدود به موارد ضروری برای کنترل کارخانه باشد. یکی از این فعالیت‌­های ضروری در اتاق کنترل، کنترل فرآیند می­باشد. سایر تاًسیسات مانند آزمایشگاه‌­های تحلیلی، ساختمان‌­های رفاهی و غیره باید جدا از اتاق کنترل قرار بگیرند. اتاق کنترل نباید به عنوان مرکزی برای کنترل شرایط اضطراری استفاده شود، باید یک مرکز کنترل اضطراری به صورت مجزا وجود داشته باشد. همچنین نباید از اتاق کنترل به عنوان محل تجمع اضطراری یا پناهگاه استفاده شود.

توانایی یک ساختمان کنترل برای محافظت در برابر خطرات مانند انفجار، نه تنها به طراحی آن بلکه به مکان آن بستگی دارد. بنابراين جایابی يك ساختمان كنترل مي­تواند به اندازه ساخت آن مهم باشد. عرف این است که کارخانه را در بلوک­‌هایی با فاصله جدایی استاندارد جانمایی کرد. ساختمان کنترل باید در حاشیه کارخانه قرار داشته باشد تا مسیر فرار فراهم گردد. حداقل فاصله توصیه شده بین کارخانه و ساختمان کنترل در محدوده 20 تا 30 متر قرار دارد. اگر مطالعات خطر نشان دهد که فاصله جدایی استاندارد ممکن است کافی نباشد، مسلماً فاصله بین ساختمان کنترل و کارخانه باید افزایش یابد. ساختمان کنترل نباید به اندازه ای نزدیک کارخانه باشد که به صورت ناگهانی در معرض خطر نشت جدی مواد قابل اشتعال، سمی یا خورنده قرار گیرند. هم­چنین اتاق کنترل نباید از واحدهای فرآیندی فاصله زیادی داشته باشد.

اتاق کنترل باید فقط یک طبقه بالاتر از سطح زمین قرار گیرد. سقف اتاق کنترل نباید حامل ماشین­‌آلات و کابل­‌کشی باشد. این ساختمان باید بتواند در برابر لرزش زمین مقاومت کند و از تهویه مناسب برخوردار باشد. نباید هیچ سازه ای موجود باشد که بتواند روی ساختمان سقوط کند. اتاق کنترل  نباید پنجره داشته باشد یا حداقل باشد، و باید از استفاده از درهای داخلی شیشه ای پرهیز کرد.

 

[1] trench

[2] Low point

[3] Flixborough

 

2-آماده‌­سازی مقدمات فرآیند انتخاب سایت

2-1- شرح پروژه

شرح پروژه به منظور راهنمایی تیم‌­های منتخب مورد نیاز است. این امر اطلاعات مورد نیاز را برای ارزیابی سایت­ ها­ فراهم می­‌کند. بدین منظور موارد زیر تشریح می­‎گردند:

• محدوده پروژه:‌
• هدف از ایجاد کارخانه یا تأسیسات جدید چیست؟
• مشتریان اصلی محصولات چه کسانی و کجا هستند؟
• تأمین­ کنندگان اصلی سهام خوراک چه کسانی و کجا هستند؟
• سطح برنامه ­ریزی شده کارکنان برای بهره ­برداری و نگهداری و تعمیرات سایت چقدر است؟ آیا مهارت­ های تخصصی نگهداری و تعمیرات یا بازرسی برون­ سپاری شده مورد نیاز است؟
• ملاحظات اصلی برای سایت­ های پیش ­بینی شده از جمله مکان­ ها، مخاطبین، مشاوران، دغدغه­ های امنیتی، الزامات قانونی(مجوزها) و شرایط اقلیمی چیست؟
• آیا توسعه در آینده در نظر گرفته می­ شود؟ آیا انتخاب سایت باید زمین اضافی را به منظور توسعه یا ایجاد تأسیسات جدید در آینده پیش­ بینی کند؟ آیا می­ توان از سایت و تجهیزات مشابه برای یک فرآیند جدید که شامل مواد شیمیایی و واکنش ­دهنده­ های مختلف است، استفاده کرد؟
• اطلاعات کلی مکان سایت:
• آیا کارکنان واجد شرایط عملیات و نگهداری در منطقه در دسترس هستند؟
• آیا سایت برای عملیاتی دیگر به اشتراک گذاشته می­ شود؟ اگر این چنین است آن عملیات چیست؟ لازم است سایر عملیات مشترک یا اختصاصی، کارکنان و یا تأسیسات موجود در سایت جدید را فهرست شوند (مانند: ساختمان­ های اداری، مراکز مراقبت روزانه، انبارداری، تأسیسات ذخیره ­سازی ، خدمات ایمنی، کارکنان نگهداری و تعمیرات، مدیریت و تجهیزات واکنش در شرایط اضطراری)
• چه زیرساخت­های خاصی در سایت­ ها مد نظر است؟ به عنوان مثال، آیا تأسیسات دریایی مورد نیاز است. آیا سایت ملاحظاتی نظیر تولید یا خرید برق، خدمات جانبی (آب و بخار) راه ­آهن و جاده ­ها را در نظر خواهد گرفت؟
• آیا ریسک­های امنیتی در منطقه وجود دارد؟
• میزان دسترس ­پذیری منابع آتش ­نشانی خارجی و کمک ­های دوجانبه چقد است؟
• آیا زمین­ هایی در اطراف سایت وجود دارد که امکان خرید یا کنترل آن زمین برای تأمین منطقه پیشگیری از خطرات احتمالی فراهم باشد ؟
• اگر قرار است کارخانه جدید در یک سایت موجود ساخته شود، چه اطلاعات میدانی ممکن است به منظور به حداقل رساندن جمع ­آوری داده­ها در دسترس باشد؟
• نیروی کار محلی به چه زبانی مسلط است؟
• از چه زبانی در اسناد ارتباطات و طراحی استفاده می شود؟
• از چه سیستم استانداردی برای واحدها و از چه اقداماتی باید استفاده شود؟
• محدوده زلزله زده در منطقه چیست ؟
• آیا این منطقه در معرض طوفان­ ها یا گردبادها یا سایر شرایط شدید آب و هوایی است؟

2-2- تشریح کامل کارخانه و فرآیندها:

•  باید فهرست کاملی از مواد اولیه مورد استفاده و واسطه­ ها و محصولات تولید شده از جمله مواد اولیه جایگزین دیگر، کاتالیزورها یا مواد افزودنی که ممکن است در نظر گرفته شود تهیه شود.
• شناسایی خطرات اساسی مواد و محصولات: به عنوان مثال، اشتعال­ پذیری و سمیت.
• سازماندهی میزان تولید، سطح موجودی مورد انتظار و حداکثر میزان موجودی مواد خطرناک.
• فهرستی از فن­آوری­ های شناخته شده فرآیندی را که به کار گرفته می­ شوند تهیه گردد . آیا فناوری­ های اختصاصی برنامه­ ریزی شده یا در دست بررسی هستند؟
• باید سطح اتوماسیون قابل پیش­ بینی را تعیین گردد. آیا کارخانه به صورت دستی یا اتوماتیک کار می­ کند ؟ (این امر فاصله­گذاری و چیدمان را تحت تأثیر قرار خواهد داد.)
• وسایل حمل و نقل مواد اولیه و محصول را (کامیون، راه­ آهن، کشتی، خطوط لوله)،توسط شرکت کارفرما یا پیمانکار یا شرح گردد. لیست اندازه محموله­ ها و تردد وسایل حمل و نقل داخل و خارج از سایت تهیه گردد.
• فهرستی از مفاهیم طراحی به کار رفته در توسعه فرآیندی را که ممکن است بر چیدمان و فاصله­ گذاری سایت تأثیر بگذارد تهیه گردد.
• باید فلسفه چرخش را مشخص گردد (هر دو سال یک بار عملیات متوقف می­ گردد، یا ادامه عملیات با متوقف کردن یک فرآیندی خاص در صورت لزوم).
• تعیین عمر قابل پیش ­بینی کارخانه (10 سال ، 20 سال یا سایر موارد).
• تعیین عامل مورد نظر در جریان
• تعیین الزامات دفع زباله

3-2- نکات ویژه ­ای که مد نظر است به شرح زیر است:

• خطرات ایمنی فرآیند شناخته شده مربوط به فرآیند، از جمله حوادث گذشته که در تأسیسات مشابه رخ داده­ اند.
• مسائل قانونی مرتبط با مواد شیمیایی.
• تجربه سایر تأسیسات مشابه به همراه دغدغه­ های جامعه یا مشکلات بهره ­وری (به عنوان مثال، سر و صدا، بو، مشکلات ترافیکی یا گردش مالی بالای پرسنل)
• اقدامات ویژه امنیتی یا طراحی مورد نیاز در سایت به دلیل مواد استفاده شده یا تولید شده (مواد منفجره، مواد سمی یا پیش­سازهای آن) یا به دلیل ماهیت سایت.
• پیش­بینی دغدغه­ های مرتبط با مجوزها یا مسائل مربوط به محیط زیست ساخت سایت و  یا بهره ­برداری از سایت.
• دغدغه­ های جامعه در مورد توسعه یا گسترش احتمالی سایت.
• فعالیت­ های تأسیسات مجاور که ممکن است روی تأسیسات جدید تأثیر بگذارد.
• زیرساخت­ های عمومی مورد نیاز مانند پل­ های چند راهه بین شهری یا یک گذرگاه پل راه آهن.
• دغدغه ­های احتمالی زیست­محیطی بالقوه مرتبط با گسترش سایت­ های صنعتی موجود یا قبلی.

تشریح پروژه برای تیم بررسی مشخص می­ کند که به دنبال چه هدفی باشند و به چه سطحی از جزییات یک سایت نیاز دارند.