Respecteren van interne scheidingsafstanden

Beschrijving

Interne risicoafstanden hebben een preventief doel om tijdens het ontwerp van de inrichting de kans op optreden van een domino-effect tussen verschillende componenten binnen dezelfde inrichting te reduceren. Domino-effecten ontstaan wanneer het falen van een gevarenbron leidt tot het falen van een andere gevarenbron, waar de gevolgen van het falen van de tweede gevarenbron vaak een groter effect hebben. Verder hebben interne scheidingsafstanden ook als doel om de impact van te voorziene ongevallen op personen in de onmiddelijke omgeving van de gevaarlijke installaties binnen de inrichting te beperken.

In het kader van deze BBT-studie werd door M-Tech (M-Tech, 2020) een berekening van interne scheidingsafstanden en risicoafstanden^[1] voor verschillende samenbouwconfiguraties gemaakt. Deze studie en de resulterende zelfberekening- (en evaluatie)tools zijn volledig te raadplegen via op deze pagina.

Onderstaande paragrafen bevatten de interne scheidingsafstanden bepaald op basis van de geselecteerde representatieve vrijzettingsscenario’s en de criteria voor relevante schade aan personen (invallende stralingsflux van 5 kW/m², een concentratie van 4 vol% H₂ in lucht en een explosieoverdruk van 56 mbar) en installaties (invallende stralingsflux van 15 kW/m² en een explosieoverdruk van 100 mbar).

Voor de berekening van de interne scheidingsafstanden is er geen duidelijke richtlijn m.b.t. de methodiek^[2]. Gedurende deze studie werden twee methodes gebruikt, namelijk enerzijds de Vlaamse QRA (Quantitative Risk Analysis) methode, en anderzijds de NFPA 55 (editie 2016) methode, om te komen tot representatieve vrijzettingsscenario’s voor het bepalen van de interne scheidingsafstanden. Het toepassen van de Vlaamse QRA methode impliceert dat de geselecteerde representatieve vrijzettingsscenario’s voor het berekenen van de interne scheidingsafstanden uitsluitend gebaseerd zijn op de vrij ernstige vrijzettingsscenario’s die voor de verschillende installatieonderdelen in de QRA worden beschouwd, en dat deze vrijzettingsscenario’s enkel relevant zijn voor installatie-onderdelen die een minimaal aantal uren per jaar worden aangewend of die bestaan uit een groot aantal elementen. Voor installatie-onderdelen die op jaarbasis beperkt gebruikt worden, of die bestaan uit een beperkt aantal elementen kunnen m.a.w. geen interne scheidingsafstanden worden bepaald. Voor andere onderdelen die frequent worden gebruikt of die bestaan uit een groot aantal elementen resulteert de methode daarentegen in vrij grote scheidingsafstanden. Dit nadeel kan worden ondervangen door bij de bepaling van de interne scheidingsafstanden ook andere (minder ernstige) vrijzettingsscenario’s in beschouwing te nemen dan louter deze die in een QRA worden bestudeerd. Zo stelt de NFPA 55 (editie 2016) dat een lekgrootte gelijk aan 3% van de maximale doorstroomoppervlakte (of 17,3% van de doorstroomdiameter) in de installatie kan worden aangenomen ter bepaling van de scheidingsafstanden die rond de installatie dienen te worden aangehouden.

Het selecteren van een representatief vrijzettingsscenario voor het bepalen van de interne scheidingsafstanden uit de set van vrijzettingsscenario’s die in een Vlaamse QRA worden bestudeerd is niet altijd mogelijk voor de installatie-onderdelen die voorkomen op een waterstoftankstation. Daarom werd besloten om het representatieve vrijzettingsscenario te baseren op de doorstroomoppervlaktes of –diameters van de installatieonderdelen, zoals voorgeschreven door de NFPA 55. Deze interne scheidingsafstanden worden hieronder toegelicht^[3].

Standaard vs LPG-achtige slangen:

Voor de verlading van gevaarlijke stoffen met behulp van flexibele slangen zijn in het Handboek Risicoberekeningen twee sets van faalfrequenties opgenomen, nl. faalfrequenties voor standaardslangen en faalfrequenties voor LPG-achtige slangen. Momenteel zijn er nog geen faalfrequenties beschikbaar voor waterstofslangen. Om deze correct te kunnen afleiden is er meer informatie over casuïstiek nodig. Concreet is er informatie nodig over hoelang een slang in gebruik is (aantal gebruiksjaren), hoeveel uren een slang wordt gebruikt (aantal gebruiksuren per jaar), en informatie over het aantal en de omvang (aantal vrijzettingen, grootte lekdiameter, hoeveelheid vrijgezet product) van de vrijzettingen die zich gedurende deze periode hebben voorgedaan.

Conform het Handboek Risicoberekeningen worden in een QRA  de faalfrequenties voor LPG-slangen normaliter enkel toegepast voor de verlading van ontvlambare gassen, categorie 1 en 2 (incl. LPG) en van aardgas, en niet voor de verlading van waterstof. Aangezien LPG- en H₂-slangen op dezelfde manier gebruikt worden (deze worden op dezelfde manier gebruikt en zijn qua veiligheidsvoorzieningen erg gelijkend), en om de continuïteit met reeds uitgevoerde studies voor reeds vergunde tankstations te behouden, (hiermee wordt het mogelijk om stations in stadskernen te bouwen), wordt in deze studie gekozen omde faalfrequentiedata van LPG-achtige slangen te gebruiken^[4] voor het berekenen van de scheidingsafstanden, op voorwaarde dat volgende veiligheidsvoorzieningen getroffen worden:

• het uitrusten van waterstofslangen met een breekkoppeling;
• het volgen en respecteren van een code van goede praktijk;
• het uitvoeren van een lektest voorafgaand aan vulling (conform de richtlijnen hierover opgenomen in de SAE J2601 en SAE J2799).

Vanwege de fysische eigenschappen van waterstof, wordt er voor de berekening van interne scheidingsafstanden onderscheid gemaakt tussen installaties in een gesloten omgeving en in een open omgeving.

• Componenten die staan opgesteld in openlucht

Figuur 26 toont de berekende interne scheidingsafstanden tot naburige personen in functie van de werkingsdruk en de interne leidingdiameter in de installatie. De afstanden werden bepaald uitgaande van een lekgrootte gelijk aan 3% van de maximale doorstroomoppervlakte en een invallende stralingsflux van 5 kW/m² (ontstoken jet) en een waterstofconcentratie van 4 vol% (niet onstoken jet).

Figuur 26: Berekende interne scheidingsafstanden tot naburige personen in functie van de werkingsdruk en de interne leidingdiameter in de installatie

Figuur 27 toont de berekende interne scheidingsafstanden tot naburige installaties met gevaarlijke stoffen in functie van de werkingsdruk en de interne leidingdiameter in de installatie. De afstanden werden bepaald uitgaande van een lekgrootte gelijk aan 3% van de maximale doorstroomoppervlakte en een invallende stralingsflux van 15 kW/m² (ontstoken jet).

Figuur 27: Berekende interne scheidingsafstanden tot installaties met gevaarlijke stoffen in functie van de werkingsdruk en de interne leidingdiameter in de installatie

• Componenten die staan opgesteld in een besloten ruimte

Voor waterstofinstallaties in een besloten ruimte wordt het risico dat uitgaat van de waterstofinstallaties hoofdzakelijk bepaald door de effecten van een gasexplosie na een waterstoflek in een beperkt geventileerde besloten ruimte^[5]. Tabel 34 toont de berekende minimale scheidingsafstanden tot locaties waar frequent personen binnen achter glas aanwezig kunnen zijn en tot naburige installaties met gevaarlijke stoffen. De scheidingsafstanden werden berekend voor componenten die staan opgesteld in een besloten ruimte die al dan niet is voorzien van een adequaat explosiedrukontlastingssysteem (explosieluiken). De scheidingsafstanden werden bepaald als de afstand tot een invallende explosieoverdruk van 40 mbar (voor personen) en 100 mbar (voor installaties)^[6].

Tabel 34: Minimale scheidingsafstanden tussen installaties in besloten ruimten en naburige personen en installaties binnen de inrichting^[7]