НАЦІОНАЛЬНИЙ університет цивільного захисту УКРАЇНИ

Кафедра пожежної і техногенної безпеки об'єктів та технологій

Дисципліна „Пожежна безпека виробництв”

4 Курс. 7-й семестр

Розділ 3. ПОЖЕЖНА БЕЗПЕКА НА ПОЖЕЖОНЕБЕЗПЕЧНИХ ВИРОБНИЦТВАХ.

Тема 15. Пожежна безпека процесів добутку і переробки нафти, нафтопродуктів та горючих газів.

ЛЕКЦІЯ 14

ПОЖЕЖНА БЕЗПЕКА технологічних установок первинної перегонки нафти

Навчальна мета: Ознайомити студентів з процесами перегонки нафти, що є складовою об’єктів підвищеної небезпеки. Навчитись оцінювати небезпеку процесів перегонки нафти. Уміти на високому професійному інженерному рівні розробляти та пропонувати протипожежні заходи для конкретного технологічного процесу

2.Методична: Показати важливість вивчення особливостей небезпеки та протипожежного захисту процесів перегонки нафти як одних з найбільш небезпечних процесів нафтопереробних виробництв .

3.Виховна: Виховувати у студентів відповідальність за вибрану професію, підвищувати активність щодо отримання глибоких знань з дисципліни, виховувати дисципліну та відповідальність щодо дотримання вимог наказів, розпоряджень, основних положень Закону України „Про правові засади цивільного захисту”

Термін : 80 хвилин

Місце проведення: аудиторія за розкладом

Матеріальне забезпечення:

1.Плакати

2. Комп’ютер, мультімедіа

3.Приклади пожеж, макети технологічних установок

Харків – 2012

ЛІТЕРАТУРА

1. М.В.Волков, О.М.Алексеев, Н.Ф.Шатров. Пожарная профилактика технологических процесов производств. М.: ВИПТШ.-1986. С.215-242.

2. Г.М.Котов, О.М.Волоков, В.П.Пустомельник Противопожарные мероприятия на нефтеперерабатывающих заводах М.:Стройиздат.-1981.- с.32-37

3. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств Госгортехнадзор СРСР. 1988.- (Сб. №30).

План лекції

Вступ 5 хв.

1. Сутність технологічного процесу первинної

перегонки нафти 30 хв

2. Пожежна небезпека установок первинної перегонки

нафти 20 хв

3. Протипожежний захист установок первинної перегонки 20 хв.

Завдання на самопідготовку 5 хв.

1. Сутність технологічного процесу первинної перегонки нафти

Сьогодні одними із пріоритетних напрямків роботи органів та підрозділів МНС є реалізація державної політики, спрямованої на забезпечення безпеки та захисту населення і територій, матеріальних і культурних цінностей та довкілля від негативних наслідків надзвичайних ситуацій у мирний час та в особливий період (ст.3., Закон України „Про правові засади цивільного захисту”.

До потенційно небезпечних об’єктів відносяться і підприємства по переробці нафти та нафтопродуктів, основними технологічними установками яких є установки первинної перегонки нафти.

Пряма перегонка нафти – найбільш простий та старий спосіб переробки нафти.

Процес поділу розчинів на складові їхні рідини називається перегонкою. Перегонка є основним процесом переробки нафти на фракції /складові частини/ і заснована на різній температурі кипіння компонентів рідини. Так, якщо рідина є бінарною, тобто складається з двох компонентів, наприклад бензолу з Т_кип= 80°C і толуолу з Т_кип=110°C, то при перегонці цієї рідини пара буде містити більшу кількість низькокиплячого компонента (бензолу). Отже, у процесі перегонки рідка фаза збіднюється, а парова фаза збагачується низкокиплячим компонентом (бензолом).

Фракційну перегонку нафти звичайно проводять при атмосферному тиску і при поступовому підвищенні температури до 400⁰С.

Наприклад, основними фракціями нафти, що відбираються у визначених температурних межах при її атмосферній перегонці є :

- бензин -/40-180(C/;

- гас -/180-240(C/;

- газойль -/240-360°C /;

- мазут /залишок атмосферної перегонки нафти/.

Таким чином, перегонка – процес поділу рідких (газових, парових) сумішей шляхом випару (конденсації) частини вихідної рідкої (газової, парової) суміші. Перегонка реалізується при наявності парової (газової) і рідкої фаз у системі.

Розглянемо основні установки НПЗ – Атмосферна (АТ) та атмосферно-вакуумна (АВТ)трубчатка.

• АТ - установки, що використовуються для перегонки нафти до мазуту.

• ВТ- установки ректифікації до гудрону (вакуум (Рраб=0,08 МПа).

• АВТ - установки по перегонці нафти зразу до гудрону. Вони складаються із двох взаємопов’язаних частин – атмосферної та вакуумної.

Атмосферний блок АВТ може мати три схеми розподілу нафти:

• з однією складною ректифікаційною колоною;

• з попереднім випаровуванням та складною колоною;

• з попереднім відбензинуванням та складною колоною (найбільш поширена в практиці).

Схема з попереднім відбензинуванням та складною ректифікаційною колоною найбільш поширена в практиці.

Сьогодні пряма перегонка нафти здійснюється на трубчастих високо економічних установках високої продуктивності.

Розглянемо технологічну схему трубчастої установки для прямої перегонки нафти.

З вузла знесолення та зневоднення нафта забирається сировинним насосом і під невеликим тиском (необхідним лише для подолання гідравлічних опорів) проходить теплообмінники, де вона нагрівається до температури 80-100⁰С, а потім подається в трубчасту піч.

Нагріта в печі нафта до температури 300-320⁰С та частково нафта, що випаровується виводиться у випарник, що розміщений в нижній частині ректифікаційної колони. Та частина нафти (мазут), що невипаровалася виводиться з випарника через теплообмінник і поступає на подальшу переробку (на вакуумну розгонку з метою одержання масел, на крекінг-установку для одержання додаткової кількості бензинів та вуглеводневих газів) або може бути використана в якості котельного палива.

З верху колони відбирають пари бензину та газ, яких в основному складається із пропану та бутану, з визначених тарілок по висоті колони – лігроїн, гас, а з низу колони – газойль. Суміш парів бензину з газом через теплообмінник направляється в конденсатор-холодильник, де пари бензину конденсуються, а потім разом разом з газом поступають в газосепаратор. Тут газ відокремлюється від бензину. Частина бензину насосом подається на верх колони для зрошення. Лігроїн, гас та газойль через теплообмінники та холодильники направляють на відповідну очистку і потім випускають як товарні продукти або використовують як сировину для нафтохімічного або основного органічного синтезу.

Основними елементами таких установок є:

• трубчаста піч, де здійснюється нагрівання та часткове випаровування нафти;

• випарник, в якому рідка частина нафти відокремлюється від парів, що утворюються;

• ректифікаційна колона з додатковими колонами, де проходить розподіл тієї частини нафти, що випаровувалася, на окремі фракції – дистиляти;

• теплообмінники, холодильники, прийомними, насоси тощо.

Найбільш небезпечним технологічним обладнанням установки первинної перегонки нафти є: ректифікаційні колони (РК), трубчасті печі, теплообмінники.

РК – вертикальний циліндричний апарат зі звареним чи збірним корпусом, призначений для чіткого поділу суміші двох взаємно розчинних рідин з одержанням цільових продуктів необхідної концентрації.

Розглянемо пристрій і принцип роботи РК.

Конструктивне виконання корпусів колон залежить від їхнього призначення і режиму роботи. У залежності від тиску в процесі експлуатації колони підрозділяються на:

• атмосферні (тиск в атмосферних колонах незначний – 0,05

МПа, є результатом опору руху парів і рідини усередині колони й у комунікаціях після колони);

• вакуумні (Р=4-10 кПа, вакуум у колонах створюється за

допомогою насосів або пароструминних ежекторів);

• працюючі під тиском (Р= до 4 Мпа, застосовують для

поділу вуглеводневих газів (зріджених), тому що вони мають низьку температуру кипіння при атмосферному тиску, а підвищення тиску приводить до підвищення температури в колоні й отже для охолодження використовувати доступні і дешеві холодоагенти (вода, повітря), а не спеціальні дорогі холодоагенти – аміак, пропан, фреони).

Висота колон може досягати до 60 м і залежить від розмірів і конструкції внутрішніх пристроїв, можливості їхнього монтажу і ремонту, а також з урахуванням необхідності добору рідкого залишку внизу колони.

Діаметр колон досягає до 5-7 м і визначається кількістю парів, що піднімаються, і їх швидкістю руху (діаметр колони тим менше, чим більше швидкість парів. При швидкостях, що істотно перевищують розраховану, може відбутися віднесення потоком пари рідини на вищележачу тарілку. На практиці умови експлуатації прийнято вважати нормальними, якщо швидкості парів знаходяться в межах 0,5-1,2 м/с в атмосферних колонах і 1,5-3,5 м/с – у вакуумних колонах.

Колони виконують як одне ціле з опорою. Висота опори забезпечує необхідний підпір рідкого залишку в колоні на усмоктувальній лінії насоса, відкачуючого його (тому у вакуумних колон висота опори до 10 м) , а також забезпечує вільний доступ обслуговуючого персоналу до рознімних з'єднань під днищем колони для огляду і ремонту.

Оскільки в процесі ректифікації повинні брати участь два потоки парів і рідини, що складаються з тих самих компонентів, але з різними концентраціями, для забезпечення процесу ректифікації з верхньої частини колони відводять тепло, а в нижню частину підводять тепло. Підведення тепла в нижню частину колони забезпечує випар рідини й утворення парового потоку. Та частина колони, у яку вводиться сировина, називається живильною секцією. Частина колони, що знаходиться вище введення сировини, називається концентраційною або зміцнювальною, а нижче введення сировини – відгінною чи вичерпною.

У нижній частині колони мається куб, у якому відбувається кипіння рідини (кубової). Нагрівання в кубі здійснюється за допомогою глухої пари, що знаходиться в змійовику або кожухотрубчатому підігрівнику – кип'ятильнику. Невідємною частиною РК є дефлегматор, призначений для конденсації пари, що виходить з колони і представляє собою кожухотрубчатый теплообмінник, охолоджуваний холодною водою чи іншими холодоагентами. Пари з РК виходять у дефлегматор через шлемову трубу, що знаходиться у верхній частині колони.

РК, що працюють під тиском обладнують запобіжними клапанами; для поділу зріджених газів установлюють два запобіжні клапани – робочий і контрольний. Запобіжні клапани для колон вибирають по розрахунковому тиску, а встановлюють (регулюють) відповідно до робочого тиску. Пропускна здатність клапана або групи клапанів повинна бути такою, щоб тиск у колоні не перевищувався:

• при робочому тиску в колоні до 0,03 МПа – 0,05 МПа;

• при робочому тиску від 0,3 – 0,6 МПа - 15% від Р_р;

• при робочому тиску вище 6 Мпа – на 10% Рр.

Скидання клапана повинне бути загерметизовано; ємність для скидання не повинна знаходиться під надлишковим тиском.

Додатково РК обладнаються штуцерами, патрубками, люками-лазами й іншими пристосуваннями, необхідними для експлуатації і ремонту колон.

Трубчасті печі служать для нагрівання нафти і нафтопро-

дуктів теплом продуктів згоряння палива в камері печі. У трубчастій печі сировина, що нагрівається, рухається в трубах змійовика, а гарячі продукти згоряння омывают труби зовні.

Розглянемо принципову схему трубчастої печі.

Трубчаста піч має дві камери: радіантну, у якій згоряє паливо і тепло передається трубам в основному випромінюванням від нагрітих продуктів згоряння і кладки стін, і конвекційну, у якій тепло трубам передається головним чином при зіткненні гарячих продуктів згоряння (топкових димових газів) з трубами, тобто конвекцією.

Радіантна камера – це топка, в якій зпалюється паливо. В топці знаходяться пальники або форсунки для зпалювання газу або рідини.

Сировина, що нагрівається, послідовно проходить труби конвекційної і радіантної камер печі. Температура продуктів згоряння на виході з радіантної камери досить висока (600-900⁰ С). Тепло цих газів може бути ефективно використане для початкового нагрівання сировини в конвекційних трубах, одержання перегрітої водяної пари і підігріву повітря для спалювання палива.

Трубчаста піч складається з наступних основних вузлів:

• каркаса;

• обмуровування;

• приладів для спалювання палива;

• змійовика;

• гарнітури.

Основу печі складає каркас, який витримує на собі основне навантаження від основних елементів печі та температурних напружень. Він звичайно складається зі сталевих вертикальних стійок, з'єднаних горизонтальними стельовими балками, що утворюють жорстку просторову конструкцію Конструкція печі виконана з жароміцного бетону, що сприймає значну частину навантаження. Елементи сталевого каркаса печі винесені з зони високих температур і захищені від їхнього впливу обмуровуванням і тепловою ізоляцією.

Обмуровування печі включає шар з фасонної вогнетривко-ізоляційної цегли товщиною до 250 мм і зовнішній шар теплової ізоляції. Цегляна кладка виконується із трьох шарів: зовнішній шар із червоної цегли, середній – з теплоізоляційної, внутрішній – із вогнетривкої. Для додання міцності і захисту від атмосферних впливів обмуровування зовні закривають сталевим кожухом.

Для спалювання палива служать форсунки (рідкого) і пальники (газоподібного), що розміщаються в топках радіантної камери. Рідке паливо розпорошують водяною парою або стисненим повітрям. Кількість пальників (або форсунок) залежить від потужності печі, її призначення, продукту, що нагрівається та палива, що використовується (буває 16 та більше форсунок або пальників).

У трубчастих печах застосовують також форсунки , розраховані на рідке і газоподібне паливо.

Змійовики трубчастої печі. Теплообмінна поверхня утворюється трубами, всередині яких рухається продукт, що нагрівається. Ззовні труби обігріваються полум’ям та продуктами горіння палива. Труби поєднуються в секції, які називаються екранами (бокові, потолочні екрани та конвекційні труби).У залежності від технологічного процесу в трубчастих печах застосовують змійовики з труб діаметром від 60 до 219 мм і товщиною стінок від 6 до 15 мм. Труби для змійовиків виготовляють з вуглецевої і низьколегованої сталі, а також з високолегованої сталі. Довжина труб досягає 18 м. Труби з'єднані в змійовик приварними калачами або двійниками (ретурбенди), закріпленими на кінцях труб розвальцьовуванням.

Двійники розміщують у спеціальні коробки-шафи (камери ретурбендів) з металевими дверцятами, що закриваються.

Застосування двійників для з'єднання труб дозволяє легко здійснювати чищення труб, але вимагає більш ретельної підготовки печі до експлуатації (ущільнення, обпресування). Отвори для очищення труб закриваються пробками, які за допомогою болтів та розпірних гайок забезпечують необхідну герметичність вузла.

Гарнітура трубчастої печі. Для установки труб у печі служать трубні решітки і трубні підвіски. Трубні решітки виготовляють з чавуна або легованих сталей. Іноді трубні решітки покривають теплоізоляцією. Трубні підвіски запобігають провисанню труб, що знаходяться в радіантній камері печі. Вони працюють при високій температурі (близько 1000⁰С) і для їхнього виготовлення використовують жароміцні й окалиностійкі сталі.

До гарнітури печі відносяться також гляделки, вибухові й інспекційні вікна, лази, що забезпечують безпечну експлуатацію і спостереження за станом трубчастої печі. Ці елементи печі роблять з чавуна.

Більш сучасними та безпечними є трубчасті печі із випромінюючими стінками із безпламених панельних пальників з двохстороннім опроміненням труб змійовика.

Панельні пальники виготовляються із кераміки і мають канали, в яких здійснюється спалювання газоподібного палива, яке попередньо змішується з повітрям. У результаті поверхня кераміки розжарюється до температури 1000-1200⁰С и стає джерелом випромінювання тепла на поверхню радіантних труб, що розміщаються на відстані 0,6...1 м від пальників.

На плакаті показано пальник без полум’я. Горючий газ по трубопроводу поступає в сопло та ежектор, куди підсмоктується повітря. Газоповітряна суміш, що утворюється розподіляється по трубкам, попадає в канали, де і згорає.

Теплопродуктивність пальників регулюється подачею газу, витрата повітря встановлюється автоматично в залежності від витрати газу.

Печі з беспламеними панельними пальниками в порівнянні з печами смолоскипового спалювання мають великий КПД і займають у 3-4 рази меншу виробничу площу.

ВИСНОВОК: Процеси первинної перегонки нафти є складними технологічними процесами, протікають в спеціальних апаратах з великою кількістю горючих та токсичних речовин і матеріалів, що обумовлює їх підвищену пожежовибухонебезпеку.

2. Пожежна небезпека установок первинної перегонки нафти

Нафтодобування, переробка та транспортування нафтопродуктів – це джерела підвищеної пожежної та екологічної небезпеки.

Згідно прогнозам російських спеціалістів на ближчі 5-10 років передбачається зростання кількості аварій на нафтопроводах до 40-45 аварій в рік (сьогодні ця кількість досягає 7-9 аварій в рік). За думкою спеціалістів аварійні розливи нафти, незважаючи на заходи, що приймаються, викликають сильні і в більшості необратимі пошкодження природних екосистем. Якщо перші ростки листяних дерев з’являються через 6-7 років, то хвойні починають рости через 15 років.

Якщо говорити про небезпеку НПЗ, слід сказати, що на нафтопереробному об’єкті середньої потужності (10-15 млн. тон на рік) зосереджується від 300 до 500 тис. тон на рік вуглеводневого палива, енерговміст якого еквівалентно 3-5 мегатонам тротилу).

До катастрофи відноситься й аварія на Новоярославському нафтопереробному заводі, що сталася II серпня 1990 р.

Підвищення тиску в колоні ректифікації було викликано порушеннями дозування сировини і зрошення колони, температури верха і низу колони, а також рівня рідини. При підйомі тиску не була зменшена подача теплоносія, оскільки зниження подачі пари в теплообмінний апарат низу колони не було автоматично зв'язане зі зміною тиску.

Теплообмінна апаратура працювала під тиском 4 МПа. Підвищення тиску в ректифікаційній колоні поділу суміші вуглеводнів з 1.3 до 1.5 МПа привело до спрацьовування запобіжного клапана, через який почався викид парорідкої суміші вуглеводнів в атмосферу через свічу. Струмінь парорідкої суміші перемістився в напрямку вітру до гарячих трубопроводів і зайнявся, що привело до розгерметизації трубопроводів і великому витоку вуглеводнів, що підсилили пожежу і її наслідки.

Викид відбувся на висоті 50 м від поверхні землі. Суміш викиду склала:

Н – 73%; СН4 – 7.2%; пропан -7.6% і ін.

Об’єм викинутого газу 1000-3300 кг. Еквівалент вибуху – 2,5 тонни ТНТ. В аварії загинули 6 чоловік.

Пожежна небезпека установок первинної перегонки нафти характеризується пожежонебезпечними властивостями горючих речовин, що обертаються на установці (ЛЗР, ГР, горючі зріджені гази), їхньою кількістю (через перетин колони середньої продуктивності при первинній перегонці нафти за 1год. проходить до 60 т. парів і близько 20-40 т. флегми), режимом роботи установки (температура, тиск) складністю апаратурного оформлення (на РУ найбільш небезпечними є колони висотою від 6-8 до 60м і більш діаметром - від 1 до 6м), можливістю ушкодження апаратів, джерелами запалювання, шляхами поширення пожежі.

Показники пожежної небезпеки нафтопродуктів коливаються в широких межах. Так, температура спалаху у нафт – від -35 до +35^о С та вище, бензинів – від -36 до -7⁰ С, лігроїнів – від -7 до +17⁰С; гасу – від +15 до +60⁰ С та вище; мазутів – від +60 до +120⁰ С, мінеральних масел – від +120 до + 220⁰ С.

Аналіз цих цифр показує, що у виробничих умовах навіть при нормальній роботі технологічного обладнання нафтопродукти можуть мати температуру, що лежить в температурних межах спалахування. Отже, горюча концентрація може утворюватися не тільки в пароповітряному просторі апаратів, але і при виходу парів назовні.

При нормальному режимі роботи РУ горюче середовище усередині апаратів не утворюється, тому що повітря в колоні немає (температура у всіх місцях по висоті колони дорівнює температурі кипіння флегми, тому робочий тиск створюють тільки пари киплячої рідини; з розчином, що надходить на ректифікацію, повітря також потрапити не може в колону, тому що весь перетин труби заповнений рідиною) і температура кипіння рідини завжди вище температури верхньої межі запалювання. У холодильниках, дефлегматорах, сепараторах, насосах горюче середовище не утвориться по тим же причинам.

t_р > t_впв

Горюче середовище утворюється в апаратах з перемінним рівнем рідини (мірники, проміжні ємності, збірники), якщо вони поєднані з атмосферою через дихальні клапани (труби) і виконуються наступне умова :

t_нпв t_р t_впв

Таким чином, за нормальних умов роботи установок можливість утворення горючої концентрації існує в апаратах, що дихають та у вакуумних ректифікаційних колонах.

Горюче середовище в РУ може утворитися в періоди зупинки їх на ремонт, пуску в експлуатацію, а також при проведенні ремонтних робіт. Неповне звільнення колон і інших апаратів від продукту, неповне відключення від усіх зв'язаних з ними апаратів і недостатня продувка водяною парою або інертним газом при відкриванні люків приводять до утворення горючого середовища усередині апаратів.

При утворенні нещільностей або пошкоджень у вакуумних колонах АВТ або АТ буде виникати підсмоктування зовнішнього повітря усередину апаратів. При цьому можливі два випадки, що в основному залежать від місця пошкодження по висоті колони та від температурного режиму.

Якщо Т_р> Т_ссп фракції, що відповідає місцю пошкодження тарілки, тоді пари продукту при змішуванні з повітрям, спалахують і установиться дифузійне горіння усередині колони у вигляді факелу. Якщо Т_р < Т_ссп нафтопродукта, тоді повітря, що підсмоктується, буде змішуватися з парами і творювати горючу концентрацію. При цьому можливий вибух усередині апарата.

Горюче середовище в РУ може утворитися в періоди зупинки їх на ремонт, пуску в експлуатацію, а також при проведенні ремонтних робіт. Неповне звільнення колон і інших апаратів від продукту, неповне відключення від усіх зв'язаних з ними апаратів і недостатня продувка водяною парою або інертним газом при відкриванні люків приводять до утворення горючого середовища усередині апаратів.

Головною причиною небезпеки працюючих колон і зв'язаних з ними апаратів є вихід назовні горючих парів і флегми при наявності нещільностей і ушкоджень, що приводять до підсмоктування усередину апаратів визначеної кількості повітря. Наслідки витоку залежать від місця ушкодження, від робочої температури в колоні і температури самозапалювання речовини, що виходить. По співвідношенню величини робочої температури і температури самозапалювання речовини, що виходить назовні, колони можна розділити умовно на дві групи:

перша група - колони, у яких t_р < t_cв (колони для виділення спиртів, ефірів, бензину, ароматичних вуглеводнів і ін). При виході назовні речовин можуть утворюватися пожежовибухонебезпечні концентрації, для запалення яких необхідне зовнішнє джерело запалювання. При виділенні зі слабких водяних розчинів ЛЗР або ГР пожежна небезпека буде зв'язана лише з верхньою частиною колони, де знаходяться легкокиплячі рідини (ЛЗР, ГР), а нижня частина - негорючий водяний розчин;

друга група - колони, у яких робоча температура вище температури самозапалювання речовин, тобто t_р  t_cв (разгонка мазутів, крекінгу нафти і газу, кам'яновугільних смол і т.п). У цих колон небезпечний низ, тому що з нижньої частини таких колон виходить продукт, що займається при зіткненні з повітрям.

Характерними причинами утворення нещільностей і ушкоджень при експлуатації РУ можуть бути :

механічні впливи; (удари, вібрація, ерозія, гідроудар; вібрація колон або трубопроводів спостерігається при неякісному їхньому кріпленні і впливі вітру, а також при струсі від працюючих машин і пульсуючого тиску, ерозія виникає найчастіше в місцях уведення вихідної суміші в колону, коли струмінь розчину вдаряється в стінку колони, протилежну введенню, а також у верхній частині шлемової труби.

температурні впливи на матеріал апаратів: небезпечні температурні впливи на матеріал апаратів і трубопроводів спостерігаються при різкій зміні температур, впливі атмосферних, опадів, при ушкодженні теплоізоляції, у тому числі впливи теплоти пожежі.

хімічний знос матеріалів: корозії піддаються в основному внутрішня поверхню корпуса колони, патрубки, ковпачки і шлемова труба; посиленому хімічному зносу сприяє наявність у нафтопродуктах сірчистих сполук, вільної сірки, хлористих солей кальцію і магнію, висока температура і безупинний рух потоків.

• підвищення тиску.

ПІДВИЩЕННЯ ТИСКУ В РК може бути при:

• порушенні матеріального балансу;

• підвищенні температурного режиму;

• порушенні процесу конденсації парів;

• влученні у високотемпературні колони рідин з низькою температурою кипіння.

Пожежна небезпека трубчастих печей характеризується пожежонебезпечними властивостями застосовуваних речовин (теплоносії, палива), режимом роботи установок (температура нагрівання досягає до 1000-1100⁰ С, тиск у трубах змійовика може досягати 5 МПа), руйнування яких веде до утворення горючого середовища, пожеж і вибухів, появи джерел запалювання, поширенню полум'я на сусідні технологічні установки.

ГОРЮЧЕ СЕРЕДОВИЩЕ при експлуатації трубчастих печей у нормальних умовах не утворюється, тому що змійовики труб, топковий простір печі цілком заповнені й відсутній пароповітряний простір.

При експлуатації трубчастих печей можуть відбуватися вибухи в топковому просторі й у боровах печі, пожежі при ушкодженнях теплообмінних труб змійовика, двійників, при витоку палива з комунікацій.

Вибухи в топковому просторі відбуваються головним чином:

-у періоди пуску печей, перед розпалюванням. Якщо з паливної лінії зі змійовиків у топку потрапило паливо або горючий продукт, може утворитися горюча суміш з повітрям.

- при порушенні порядку операцій при розпалюванні печі;

• у моменти раптового обриву смолоскипів полум'я при

наступному відновленні подачі палива і його спалахуванні. У свою чергу загасання смолоскипа може бути тоді коли:

• у рідке паливо потрапила вода й утворилися водяні пробки;

• у газових лініях утворився конденсат.

• при тимчасовому припиненні подачі палива.

Вибухи в боровах або в димових каналах відбуваються:

- у результаті наявності в них продуктів неповного згоряння, що утворюються при неправильному регулюванні подаваного на спалювання палива і повітря, випаровування та розкладання часточок незгорілого рідкого палива і т.п. Продукти неповного згоряння змішуються в димових каналах з повітрям, що підсмоктується через нещільності кладки і спалахують (через нещільності може просочуватися до 20% повітря).

Причини ушкодження труб змійовика:

-прогар стінки труби;

• корозія матеріалу труб;

• ерозія матеріалу труб;

• підвищений тиск у трубах змійовика.

Прогар настає в результаті сильного перегріву окремої

ділянки теплообмінної поверхні. Механічна тривкість металу знижується, з’являється його текучість, деформація, а потім розрив стінки та вихід продукту в топковий простір. Перегрів буває в тих місцях труби, де маються різні відкладення (коксу, солей і ін.) або інорідні включення, що мають погану проводимість тепла.

Кокс утворюється при:

- термічному розкладанні продукту;

- наявності різних солей у продукті: MgСl₂, CaСl₂ і ін.;

- зменшенні швидкості руху або при зупинці продукту;

- корозії (наявність у димових газах кисню або сірчистих сполук);

- ерозії (механічний знос матеріалу середовищем, що рухається);

- підвищенні тиску в змійовику.

Причина підвищення тиску - зростання гідравлічного опору системи при утворенні відкладень коксу і солей.

Площа перерізу труб зменшується при відкладенні коксу і солей на внутрішній поверхні труб. Будучи поганим провідником тепла, шар коксу або солей знижує інтенсивність передачі тепла від смолоскипа до сировини і , отже, зменшує ступінь нагрівання нафти.

Гідравлічні опори дуже сильно залежать від діаметра труби. Так, при зменшенні діаметра труби у 2 рази втрати напору збільшуються у 32 рази.

Відповідно до цього, швидкість потоку рідин при наявності відкладень і незмінній витраті зростає пропорційно зменшенню площі живого перерізу труби.

Процес закоксування труб протікає навіть при нормальних режимах. Іноді, з метою продовження терміну служби установки, обслуговуючий персонал печі підвищує температуру вище граничної. Ступінь закоксованности при цьому збільшується, що приводить до місцевого прогріву стінки труби, зниженню міцності металу і роздуттю слабких ділянок труби за рахунок внутрішнього тиску. Стінки труб у місцях здуття стають тонше і, якщо не зупинити печі на ремонт, створюються сприятливі умови до прогару труби і виникненню в ній пожежі.

Пожежі при ушкодженні двійників становлять небезпеку для сусідніх апаратів і приводять до тривалої зупинки печі. Під час таких аварій струмінь гарячого продукту, що викидається назовні, відразу спалахує або розливається, інтенсивно випаровуючись і загазовуючи територію.

Причини ушкодження двійників

-нещільне прилягання пробки до корпуса двійника;

• викид пробки;

• порушення герметичності з'єднання труб з корпусом двійника;

• ушкодження корпуса двійника.

Небезпека вибухів і пожеж під час експлуатації печей з вогневим обігрівом виникає при порушенні герметичності систем, у яких циркулює або знаходиться продукт, що нагрівається. Причинами порушення герметичності можуть бути фланцеві з'єднання, прогари і розриви труб, місця вальцювання й ін. До порушень герметичності можуть привести зміни тиску, нерівномірна подача сировини, різкі коливання температур. До провисання, скручування і прогару труб може привести зниження міцності металу або звареного шва в результаті місцевого прогріву або тривалій роботі при високих температурах.

Аналіз сталі труб печей з вогневим нагріванням після тривалого пробігу показав значне зниження змісту в ній хрому і нікелю й утворення складних карбідів хрому. Такі зміни в структурі погіршують властивості сталей, знижують їхню міцність і пластичність. Про місцевий перегрів свідчить більш світлий відтінок нагрітих труб, що мають при нормальному обігріві темно-вишневий колір.

МОЖЛИВІ ДЖЕРЕЛА ЗАПАЛЮВАННЯ:

• самозапалювання ГР і парової фази при виході назовні і зіткненні з повітрям;

• печі, реактори, вогневі ремонтні роботи на території або на прилеглих технологічних установках, нагріті елементи конструкцій, якщо їхня температура перевищує Т_св пароповітряної суміші;

• самозаймання відкладень на внутрішніх поверхнях колон і трубопроводів, утворення пірофорних сполук;

• іскри, що утворюються при користуванні інструментом, що іскриться, у ході чищення і ремонту, іскри від електроустаткування, розрядів статичної електрики і т.д.

Можливі шляхи поширення пожежі:

• по поверхні що розлилися (частіше нагрітих) ЛЗР і ГР;

• по парогазоповітряній хмарі, дихальним лініям;

• по трубопроводах промислової каналізації, трубопроводам, звільненим від продукту;

• по поверхні теплоізоляції;

• по поверхах, по площадках етажерок і по території установки.