Опасность образования горючей среды снаружи трубчатой печи возникает при выходе нагреваемого в змеевиках продукта через двойники. Выход продукта наружу через двойники наблюдается при неплотном прилегании пробки к корпусу двойника, выбросе пробки, нарушении герметичности соединения труб с корпусом двойника и при повреждениях корпуса. Чаще всего утечка продукта из двойников происходит из-за слабой затяжки пробки нажимными болтами или негерметичном ее прилегании к конусным отверстиям. Образование горючей среды становится неизбежным при выбросе пробок или срыве двойников с теплообменных труб При этом струя горячего продукта выбрасывается наружу под большим давлением и загазовывает территорию. Если температура выходящего горючего продукта будет превышать tсв, то возможно его самовоспламенение при смешивании с воздухом. Основными причинами выброса пробок и срыва двойников являются работа печи при повышенном давлении в змеевиках или резкое изменение давления и температуры. Опасность образования горючей среды на технологической площадке у трубчатой печи может возникать также при разгерметизации насосов, трубопроводов и другого оборудования системы топливоподачи. Если не принять своевременные меры по ликвидации утечек, то загазованная зона может принять значительные размеры.
Исходя из сказанного можно сделать вывод о том, что горючая среда может образовываться при выходе веществ как их поврежденного оборудования (вследствие аварийных режимов работы), так и из нормально работающего оборудования (вследствие особенностей его конструкции). А это означает, что технологическое оборудование и аппараты, входящие в процесс первичной перегонки нефти, представляют собой большую пожарную опасность и требуют постоянного контроля рабочих параметров оборудования, соблюдения мер пожарной безопасности и своевременного проведения пожарно-профилактических мероприятий.
3.4 Анализ возможных причин и условий самопроизвольного возникновения горения и зажигания горючих смесей
Взрывы и пожары на участке переработки нефти неизбежны в том случае, когда одновременно с выходом из аппаратов нефтепродуктов и образованием горючей среды возможно появление какого-либо источника зажигания. Вот почему необходимо уметь правильно прогнозировать и предотвращать возможные ситуации, связанные с появлением источников зажигания. В процессе эксплуатации ректификационных установок и ремонтных работах может произойти не только воспламенение горючих смесей от открытого огня горелок и форсунок нагревательных печей и электросварочных аппаратов, но и самовоспламенение нагретого до высокой температуры продукта, самовозгорание пирофорных отложений на стенках аппаратов и т.д.
Источниками зажигания горючих смесей на участках первичной переработки нефти могут явиться:
открытый огонь и сильно нагретые конструктивные элементы трубчатых печей;
пламя факельных установок, предназначенных для сжигания газовых выбросов;
искровые разряды статического электричества;
теплота самовозгорания пирофорных отложений;
искры, вылетающие из выхлопных труб автомашин (в том числе и пожарных автомобилей);
тепловые проявления (искры, дуги, перегрев и т.п.), возникающие при аварийных режимах работы силового и осветительного оборудования, а также при несоответствии эксплуатируемого оборудования требованиям Правил устройства электроустановок;
искровые разряды молнии;
искры при работе стальным инструментом;
искры и открытое пламя при проведении огневых работ.
На территории ректификационных установок или на близ лежащих установках находятся печи или реакторы с огневым обогревом. Естественно, что теплоносители и повреждение оборудования могут привести к контакту образующейся паровоздушной смеси с пламенем горелок или сильно нагретыми конструктивными элементами печи. Самовозгорающиеся соединения, которые отлагаются на внутренней поверхности аппаратов, трубопроводов и резервуаров, представляют опасность, как источники зажигания в период остановки оборудования или опорожнения для осмотра, очистки или ремонта. Нередко происходит самовозгорание отложений на стенках ректификационных колон, разделяющих сернистые нефти и нефтепродукты, а также случаи самовозгорания остатков зачисткой массы, сложенной около колонны.
Для трубчатых печей характерными источниками зажигания являются:
открытый огонь;
искры и нагревательные спирали систем электророзжига;
сильно нагретые конструктивные элементы установок;
искровые разряды статического электричества;
теплота самовозгорания отложений;
самовоспламенение горючих веществ;
искровые разряды молнии и ее вторичные проявления;
искры и открытое пламя при проведении огневых работ;
искры механического происхождения
тепловые проявления (искры, дуги, перегрев и т.п.), возникающие при аварийных режимах работы силового и осветительного электрооборудования.
Проанализировав возможность появления источников зажигания, можно сделать вывод о том, что при первичной перегонке нефти опасность образования горючей среды усугубляется тем, что в технологическом процессе присутствует большое количество источников зажигания, способных привести к воспламенению горючих смесей, рабочих жидкостей и др.
4. Основные мероприятия и технические решения по обеспечению пожарной безопасности технологического процесса
Пожарная безопасность технологического процесса достигается при правильной эксплуатации технологического оборудования, выполнении необходимых пожарно-профилактических мероприятий, соблюдении правил пожарной безопасности и технологического регламента. Правила эксплуатации оборудования, меры безопасности и профилактические мероприятия разрабатываются с учетом особенностей технологического процесса, особенностей и степени его пожарной опасности, эффективности принятых решений. Правильные и грамотно разработанные мероприятия и технические решения по обеспечению пожарной безопасности технологического процесса значительно снижают опасность возникновения пожара, образования горючей среды, появления источников зажигания, а также огранивают распространения пожара в случае его возникновения. Умелыми действиями обслуживающий персонал нефтеперерабатывающих заводов может предотвратить аварийные режимы работы технологического оборудования и ограничить масштабы возможной аварии.
Поэтому надзорным органам необходимо уделять особое внимание на состояние пожарной безопасности объекта при его обследовании, грамотно составлять предписания и постановления и осуществлять строгий контроль за выполнением предложенных мероприятий.
4.1 Основные мероприятия и технические решения, направленные на предотвращение образования горючей среды внутри технологического оборудования
Для предупреждения образования горючей среды внутри ректификационных колонн при проектировании должны быть предусмотрены следующие мероприятия:
1. Ректификационные колонны должны оборудоваться системами автоматического контроля за основными рабочими параметрами и системами автоматического регулирования, а именно:
расхода исходной смеси, подаваемой в колонну;
температуры в нижней и верхней частях колонны, а также температуры исходной смеси; (автоматическое регулирование температуры верха колонны должно осуществляться путем изменения количества подаваемой в колонну флегмы, а регулирование температуры низа колонны и начальной смеси - путем регулировки подачи теплоносителя в подогреватели);
давления в колонне; (должно регулироваться путем изменения количества отбираемого из сепаратора пара);
уровня жидкости в кубе колонны; (должен регулироваться путем изменения количества отбираемого остатка);
подачи хладагента в дефлегматоры и конденсаторы в зависимости от давления и температуры подаваемых на конденсацию паров, а также в зависимости от температуры самого хладагента на выходе из аппаратов.
Предельно допустимые значения основных рабочих параметров должны быть указаны в технологических регламентах и инструкциях.
2. Чтобы в процессе эксплуатации колонн избежать засорения коксом
патрубков и отверстий тарелок, трубок кожухотрубчатых теплообменников, а также коммуникаций, необходимо преимущественно использовать схемы перегонки нефти с предварительным испарением.
3. В случае обогрева нижней части ректификационных колонн острым водяным паром на паровых линиях необходимо предусматривать приспособления для спуска конденсата и обратные клапана, предупреждающие попадание горючей жидкости из колонны в паропроводы. Аналогичные устройства необходимо предусматривать и на линиях продувки внутреннего объема колонн водяным паром.
4. Ректификационные колонны должны быть оборудованы предохранительными клапанами, обеспечивающими стравливание избыточного количества паров и газов при повышении давления.
5. Чтобы не допустить вибрации ректификационной колонны необходимо устанавливать на самостоятельных мощных фундаментах, не связанных с фундаментами других аппаратов. Крепление колонны к фундаменту должно исключать возможность ее колебания при воздействии ветровых нагрузок.
6. Для снижения эрозионного износа в месте ввода исходной смеси необходимо устанавливать специальные рассекатели потока (улитки) или предусматривать ввод смеси через два диаметрально расположенных штуцера.
7. Для местного контроля за основными рабочими параметрами, а также для обслуживания ректификационных колонн должны быть сооружены специальные этажерки.
8. Толщину корпуса колонн необходимо устанавливать с учетом поправки на коррозию для того, чтобы снизить вероятность повреждения колонн. Снаружи и изнутри колонну необходимо защищать от агрессивного воздействия окружающей среды изолирующими покрытиями (лаками, красками, эмалями и т.д.).
9. В процессе эксплуатации установок первичной переработки нефти необходимо строго руководствоваться требованиями технологического регламента и производственных инструкций.
10. В период остановки ректификационных колонн на очистку или ремонт необходимо соблюдать следующую последовательность операций. В начале следует прекратить подачу в колонну сырья и флегмы, прекратить обогрев куба колонны и произвести герметичное отключение всех связанных с ней аппаратов и трубопроводов. После этого должно производиться полное удаление из колонны горючих веществ. Ля полного удаления флегмы необходимо произвести многократную промывку таких колонн горячей водой с последующей пропаркой водяным паром или продувкой инертным газом. Окончание продувки определяется путем анализа отходящих газов на присутствие горючих веществ. После окончания продувки приступают к открыванию люков на корпусе колонны. Для того, чтобы исключить возможность попадания внутрь колонны воздуха, люки открывают, продолжая подавать внутрь колонны водяной пар или инертный газ. Открывание люков должно производиться в строгой последовательности снизу вверх.
4.2 Основные мероприятия и технические решения, направленные на предотвращение образования горючей среды в помещениях и на открытых технологических площадках
Для предотвращения повреждения технологического оборудования и образования горючей среды при выходе веществ наружу необходимо обеспечивать выполнение следующих мероприятий:
Чтобы при срабатывании предохранительных клапанов исключить возможность образования на технологической площадке горючей среды, необходимо за клапанами устраивать отводные линии, которые позволят отвести выбрасываемые пары и газы в общезаводскую систему их утилизации или факельную систему.
Для предотвращения выброса флегмы вместе с парами и газами через предохранительные клапана необходимо отводные линии оборудовать сепараторами с дренажными линиями. При этом сепараторы должны быть обеспечены системами контроля за уровнем уловленной жидкости.
Чтобы не допустить вибрации ректификационной колонны необходимо устанавливать на самостоятельных мощных фундаментах, не связанных с фундаментами других аппаратов. Крепление колонны к фундаменту должно исключать возможность ее колебания при воздействии ветровых нагрузок.
Для снижения эрозионного износа в месте ввода исходной смеси необходимо устанавливать специальные рассекатели потока или предусматривать ввод смеси через два диаметрально расположенных штуцера.
Для поддержания постоянного температурного режима в колоннах, уменьшения потерь в окружающую среду, а также во избежание образования высоких температурных напряжений, колонны необходимо защищать теплоизоляцией.
Трубопроводы на прямых участках должны оборудоваться температурными компенсаторами. При транспортировке высоконагретых продуктов трубопроводы необходимо снабжать паровыми спутниками и также защищать теплоизоляцией.
Аппараты и трубопроводы установок низкотемпературной ректификации, работающие при температурах, значительно ниже 0°С, необходимо выполнять из стали повышенной ударной вязкости.
Чтобы снизить вероятность повреждения колонн вследствие химического износа, необходимо прежде всего толщину корпуса колонн устанавливать с учетом поправки на коррозию. Сам корпус должен выполняться из легированных сталей, а тарелки и колпачки - из чугуна. Снаружи и изнутри колонну необходимо защищать от агрессивного воздействия окружающей среды изолирующими покрытиями (лаками, красками, эмалями и т.п.).