В статье приведены исследования по эффективности применения современных систем пожаротушения на трубчатых печах нефтеперерабатывающих предприятий. Приведены основные технические характеристики систем паровой защиты, а также рекомендации по их практическому применению и эксплуатации.
Ключевые слова: паровые завесы, трубчатые печи, пожаротушение.
В качестве наиболее эффективных средств ограничения распространения облаков опасных веществ можно отнести завесы, так как они довольно эффективны, универсальны к различным типам веществ, высвобождающихся в результате аварии, также они просты в использовании.
Разделить и классифицировать завесы можно следующим образом:
— по типу и агрегатному состоянию вещества, формирующего завесу (твёрдая стенка, водяная, паровая или газовоздушные завесы);
— по направлению формирования завесы (восходящая или нисходящая водяная, газовоздушная завесы), определяемого характером локализуемого облака пара.
Жидкостные и газообразные завесы формируются с помощью форсунок в форме конуса, цилиндрических патрубков, размеры которых варьируются в зависимости от требуемых параметров завесы. По трубопроводу под давлением подаётся вода, пар или воздух, в зависимости от того, какой тип завесы необходимо создать [4].
Противопожарная паровая завеса предназначена для предотвращения контакта горючих газовых смесей, образующихся при авариях на предприятиях нефтехимической и газовой промышленности, с источниками зажигания (например, с нагревательными печами). Завеса должна обладать достаточными плотностью и дальнобойностью, исключающими проскок горючей смеси в защищаемую зону объекта. Выполнение этих требований достигается оптимальной компоновкой конструкции устройства, воспроизводящего завесу, и расчетом параметров завесы [1].
Несмотря на то что в целях проектирования и расчета паровых завес в нынешнее время применяется ГОСТ Р 12.3.047–2012, данный нормативный документ не закрывает ряд эксплуатационных вопрос этого типа средств защиты.
Также могут быть предложены общие указания по применению и использованию завес. Основной защитный механизм у газовоздушных и водяных завес — это рассеивание, разбавление опасного вещества в воздухе. Направленная вертикально вверх струйная газовоздушная завеса вызывает за счёт сил вязкостного трения подъём прилегающих с обеих сторон к завесе слоёв воздуха от поверхности вверх на высоту, равную высоте завесы. Двигающееся по ветру от источника заражения облако легко-воспламеняемых или горючих веществ при приближении к защитной газовоздушной завесе изменяют свою траекторию так, что приземная часть облака поднимается на высоту газовоздушной завесы. Более высокие части облака поднимаются на ещё большую высоту. Поскольку подъём воздуха газовоздушной завесой осуществляется с её подветренной стороны, то после завесы облако легко-воспламеняемых или горючих веществ не опускается к поверхности, а рассеивается в атмосфере [4].
В трудах авторов [2] проверяется достоверность математической модели, описывающей паровую завесу и распространяющуюся в атмосфере примесь, выполняется сравнение результатов расчета модели с результатами экспериментального исследования.
Веществом используемым в ходе выполнения экспериментальной части, был выбран углекислый газ. Паровая завеса создавалась при помощи трубопровода, содержащего пар под избыточным давлением и направленных вертикально вверх, прикрепленных к верхней части трубопровода форсунок, непосредственно выпускающих наружу пар.
В первом эксперименте подавался углекислый газ и измерялась концентрация без действующей завесы в установившемся состоянии, то есть фиксировалась та концентрация газа, которая не изменялась со временем. Далее, во втором эксперименте, при вышеуказанных условиях включалась паровая завеса с давлением пара в форсунках, равном 3 кгс/см2. Также фиксировалась установившаяся во времени концентрация газа за завесой. Третий эксперимент в точности повторял второй, с разницей лишь в давлении пара в форсунках, равных в данном случае 5 кгс/см2.
Из результатов, полученных в ходе экспериментальной части, можно видеть, что разница между экспериментальными данными и расчетными лежит в пределах 15 %. Это приемлемый показатель погрешности, поэтому предложенную автором численную модель можно использовать для дальнейших исследований эффективности паровых завес [2].
В статье авторов [3] приведен обзор структуры современной автоматизированной системы управления технологическим процессом установки комплекса нефтепереработки и эффективности функционирования паровой завесы трубчатых печей.
Численное моделирование изменений давления пара в паропроводе на участке технологической установки гидроочистки дизельного топлива в зависимости от массового расхода пара.
Выводом из работы авторов является предложение обеспечить контроль давления пара в линии паровой завесы трубчатой печи путём установки преобразователя (датчика) давления с подключением к контроллеру ПАЗ и индикацией текущих параметров давления пара на станции оператора технологической установки. Поддержку нормативных параметров давления пара в паровой завесе трубчатой печи следует обеспечить за счёт ограничения подачи пара на технологические нужды установки исполнительными устройствами РСУ по управляющим сигналам от контроллера ПАЗ, формируемым произведением коэффициента пропорциональности на текущую ошибку регулирования на момент времени [3].
Также статье [5], написанной в ответ А. В. Буканину на статью «Паровая завеса печей нефте- и газохимических предприятий. Надежность — плюс, эффективность — минус» в журнале «Химическая техника» № 12, 2014 года отмечен один из наиболее важных факторов, влияющих на работу и применение паровых завес.
Так, в статье, опубликованной в № 12 за 2014 год журнала «Химическая техника», утверждается, что подача водяного пара на завесу должна осуществляться постоянно, и, на примере технологических печей ООО «Тобольск-Нефтехим», показывается, что это влечет за собой значительные затраты энергоносителей и, как следствие, потерю в экономической эффективности. Автор, считает, что данное утверждение не может быть основанием для отказа от использования паровой завесы как средства обеспечения безопасности, а должно инициировать мероприятия по оптимизации системы защиты технологических печей с учетом всех требований нормативных документов. Также отмечается тот факт, что ни в одном нормативном документе нет утверждения о необходимости постоянного поддержания рабочего давления водяного пара в паровых завесах технологических печей.
В целях защиты трубопроводной сети от гидроударов при пуске паровой завесы из-за мгновенного нагрева распределительного коллектора, авторами предлагается:
— учитывать естественные углы поворота трассы трубопровода при выполнении его прочностного расчета
— крепить трубопровод при помощи опор, ограничивающих его перемещение под действием теплового расширения материала, внутреннего давления и других факторов
— определять места установки опор, препятствующих излишнему горизонтальному перемещению трубопровода, руководствуясь при этом результатами расчета трубопровода на прочность
— учитывать, что общая длина перфорированного трубопровода не должна превышать 100 метров [5].
Одним из главных выводов авторов можно считать, что включение паровой завесы осуществляется только в аварийной ситуации.
Литература:
- Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 12.3.047–2012
- «Численный анализ взаимодействия паровой завесы и газовоздушного облака», Р. Р. Насибуллин, А. Д. Галеев, С. И. Поникаров
- «Контроль и поддержание параметров эффективного функционирования паровой завесы трубчатой печи», А. В. Федоров, Д. Н. Рубцов, К. К. Оспанов
- «Методы и средства ограничения распространения облаков опасных веществ при аварийных выбросах и проливах», Р. Р. Насибуллин, А. Д. Галеев, С. И. Поникаров
- «О вреде экономии на паровой завесе печей», А. М. Добротворский, А. В. Балутов, А. Е. Шувалов
