книги из ГПНТБ / Брейман, М. И. Инженерные решения по технике безопасности в пожаро- и взрывоопасных производствах

Наличие бытовок и цеховой конторы во вспомогательных помеще­ ниях связано со скоплением в них людей, что крайне нежелатель­ но для безопасности последних.

По этим соображениям необходимо прежде всего ограничить

число вспомогательных помещений за счет выноса их за пределы

склада.

Практически для эксплуатации склада достаточно на его тер­

ритории размещать насосную, вентиляционные камеры и поме­ щение для КИП и средств автоматики.

Рис. IV.4. Планировка товарно-сыръевого склада сжиженного изобутана:

1—трансформаторная, подстанция; 2 — вспомогательные помещения; 3 — насосная.

На рис. ІѴ.4 показана планировка товарно-сырьевого склада

сжиженного изобутана на одном нефтехимическом предприятии.

Здание, расположенное на складе, состоит из насосной и вспомо­ гательных помещений. В состав вспомогательных помещений вхо­ дят: комната для размещения КИП, контора, бытовки, лаборато­

рия, вентиляционная камера и трансформаторная подстанция.

Во всех этих помещениях было установлено электрооборудо­ вание в нормальном исполнении. Как видно из рис. ІѴ.4, вспомо­ гательные помещения соединяются с насосной и резервуарным парком тамбур-шлюзом.

При наличии герметично закрывающихся дверей в тамбур-

шлюзе должна обеспечиваться изоляция помещений, отличающих­ ся по категориям взрывоопасности. Однако на деле это практиче­ ски недостижимо, вследствие чего вспомогательные помещения

часто загазовывались.

:220

По всей вероятности, при устройстве тамбур-шлюза проекти­

ровщики стремились улучшить условия труда обслуживающего

персонала: при наличии тамбур-шлюза отпадает необходимость

пользоваться теплой одеждой в зимнее время при переходе из вспомогательных помещений в насосную; сокращается путь сле­

дования из насосной в резервуарный парк и т. п. Однако эти

обоснования мало убедительны, поскольку обслуживающий персо­ нал по характеру работы значительную часть времени должен

находиться на территории склада при сливе продуктов из желез-

надорожных цистерн, переключении приема и откачки из одного

Рис. IV.5. Планировка вспомогательных и производственных помещений товар­ но-сырьевого склада сжиженного изобутана после реконструкции:

1 — помещение дежурного слесаря; 2 — помещение дежурного электрослесаря; 3 — помеще­ ние КИП; 4 — венткамера; 5 — насосная.

резервуара на другой и т. п. Следовательно, в зимнее время об­ служивающий персонал практически в течение всей смены носит теплую одежду.

Безусловно, была необоснованно расположена трансформатор­

ная подстанция непосредственно на складе в составе вспомога­

тельных помещений.

На рис. ІѴ.5 показана планировка вспомогательных и произ­ водственных помещений описанного выше склада сжиженного

изобутана после реконструкции.

Из рисунка следует, что после реконструкции во вспомогатель­

ных помещениях остались: помещение КИП, вентиляционная ка­

мера и комнаты для дежурных слесарей. Трансформаторную под­

станцию убрали; построили новую за пределами склада; бытовки,

лабораторию и контору разместили в новом здании тоже за пре­

делами склада; тамбур-шлюз ликвидировали.

Эти мероприятия повысили безопасность эксплуатации склада

сжиженного изобутана и улучшили условия труда обслуживаю­

щего персонала.

Безопасность эксплуатации складов сжиженных газов во мно­ гом определяется устройством обвалования. При хранении сжи­

женных газов свободное пространство внутри ограждения или

обвалования должно вмещать полный объем отдельно стоящего

или группы резервуаров. Высота ограждения или обвалования, ширина земляного вала должны выполняться с учетом обеспече­

221

ния необходимых условий для пожаротушения и охлаждения смежных резервуаров при пожаре.

Учитывая весьма ограниченные возможности тушения пожаров

сжиженных углеводородных газов, следует предусматривать воз­

можность перекачки продукта в случае аварии из емкостей одной группы в емкости другой группы, а при наличии на складе только одной группы — из емкости в емкость.

Внутри обвалования следует прокладывать только трубопро­

воды, обслуживающие группы резервуаров, находящихся в дан­

ной обваловке. На складе сжиженных газов одного нефтехими­

ческого предприятия это требование было нарушено, вследствие чего пришлось при ремонте участка освободить вместо одной две

группы резервуаров и стравить остаточное давление газа на

факел.

Во избежание утечки сжиженного газа за обваловку при ава­

рийном разливе необходимо обеспечить герметичность в месте

прохода трубопроводов через обваловку.

Устройство и эксплуатация емкостей для хранения сжиженных углеводородных газов

Безопасность эксплуатации складов сжиженных углеводород­ ных газов можно повысить применением комплекса профилакти­

ческих мероприятий, который должен быть предусмотрен на ста­

дии разработки проекта.

При установке сферических резервуаров большой емкости

представляется возможным несколько увеличить противопожар­ ный разрыв между ними, а также удалить с территории склада

вспомогательные сооружения и здания без существенного увели­ чения площади, занимаемой складом.

Многие советские и зарубежные специалисты считают, что по­ жары сжиженных углеводородных газов потушить невозможно.

Тушение таких пожаров водой даже ухудшает обстановку, так

как при контакте воды со сжиженными углеводородами увели­

чивается их испарение и, следовательно, объем горения. Таким

образом, ликвидация пожаров на складах должна, по их мнению,

сводиться главным образом к быстрейшему отводу продукта из

горящего резервуара и защите соседних резервуаров от воздейст­ вия пламени. Отвод продукта из горящего резервуара, конечно,

имеет большое значение, однако нельзя игнорировать и тушение пожаров, в том числе — водой.

Для своевременной организации тушения пожара на складах

до прибытия специализированных пожарных подразделений в

последнее время применяют стационарные лафетные установки.

Гипрокаучук разработал «Основные положения по проектирова­ нию лафетных установок на заводах синтетического каучука» и согласовал их с ТУПО МВД СССР. Лафетные установки (ство­

лы) используют для тушения пожаров, охлаждения технологиче­

222

ского оборудования и конструкций сферических резервуаров сырь­

евых, товарных и промежуточных складов сжиженных газов.

Эффективность применения лафетных установок зависит от

обоснованного выбора типа лафетного ствола. Гипрокаучук [43]

считает, что диаметр спрыска лафетного ствола должен быть не

менее 28 мм. Напор воды у спрыска — не менее 40 м, а радиус

действия компактной струи — не менее 30 м.

Особое внимание следует уделять расположению лафетных стволов. На складах лафетные стволы устанавливаются на спе­

а

Рис. IV.6. Схема противопожарной защиты резервуаров со сжиженными угле­ водородами посредством орошения:

а — цилиндрического горизонтального; б — сферического.

циальных вышках, высота которых для защиты сферических ре­

зервуаров принимается не менее 5 м. Лафетные стволы следует

располагать за обваловкой на расстоянии 10—15 м от резервуа­ ров. Согласно «Основным положениям» [43], число лафетных

стволов следует принимать:

на каждую группу из 4 сферических резервуаров — 2 ствола.

Каждый ствол устанавливается симметрично по отношению к ре­

зервуарам и орошает два резервуара, перекрывая их струей при­

мерно на 5 м;

на каждую группу горизонтальных резервуаров общей емко­

стью до 2000 м3 — не менее 2 стволов с таким расчетом, чтобы

каждый резервуар данной группы перекрывался струей примерно на 5 м.

Открывание задвижек на водопроводной сети должно быть ди­

станционным.

Во Франции противопожарная защита резервуаров со сжижен­

ными углеводородами решается путем орошения резервуаров и

создания около них водяных экранов разбрызгиванием воды, как показано на рис. IV.6.

223

Может представлять некоторый интерес для разработки в на­ ших условиях французская противопожарная техника, используе­ мая на заводе сжижения природного газа в Арзеве (Алжир), ко­

торая, по сообщению зарубежных источников, в случае пожара

может обеспечить подачу 25 500 л/мин порошкообразного тушительного вещества «Гранито» в резервуарном парке завода ем­

костью 35 000 м3. Таким образом, на этом заводе на 1 м3 храни­

мого сжиженного газа приходится 0,8 л/мин порошка «Гранито».

Противопожарное оборудование резервуарного парка завода со­

стоит из стационарных и подвижных постов.

Стационарные посты имеют в своем составе восемь емкостей

для порошка «Гранито» вместимостью 1500 л каждая (рис. IV.7).

От них порошок подается на 22 стояка, каждый из которых снаб­ жен двумя брандспойтами с подачей по 250 л/мин.

В состав подвижных постов включаются три пожарные авто­

машины В-4000 (рис. IV.8), оборудованные двумя пушками-бранд­ спойтами, каждая с подачей порошка в количестве 2000 л/мин.

Кроме того, на автомобилях установлено по два ручных гидромо­

нитора с подачей 1500 л/мин. Эти машины могут работать в 20— 60 м от очага пожара.

Порошкообразное вещество «Гранито» может подаваться по шлангам и жестким трубопроводам на расстояние до 150 м. По

сообщению Μ. В. Старкова [44], порошкообразное вещество «Гра­ нито» является высокоэффективным средством тушения сжижен­ ных углеводородов (пропана и бутана). Это подтвердилось опы­ тами, проведенными в 1966 г. на нефтеперерабатывающем заводе

в Граваншоне компанией «Сосьете биро Фас».

224

Конструкция и оснащение сосудов для сжиженных газов' должны обеспечивать условия их безопасной эксплуатации и ре­

монта. В соответствии с «Правилами устройства и безопаснойэксплуатации сосудов, работающих под давлением» сосуды, имею-'

щие внутренний диаметр более 800 мм, снабжаются достаточным’ для их осмотра и ремонта числом лазов, расположенных в местах, доступных для обслуживания. Круглые лазы должны иметь диа­

метр не менее 400 мм (предпочтительно не менее 450 мм). Выбор

места устройства люков производится с учетом условий эксплуа­

тации емкости. Если по условиям технологического процесса воз­

можно накопление осадка в емкости, то для удобства чистки це­

лесообразно иметь боковой люк.

Для внутреннего осмотра сосуды высотой свыше 2 м должны

быть оборудованы приспособлениями, обеспечивающими безопас­ ный доступ для осмотра всех его частей. Для осмотра горизон­

тальных емкостей достаточно иметь стремянку. Несколько слож­

нее этот вопрос решается для сферических емкостей большого

объема. При осмотрах сосудов необходимо установить наличие

трещин, надрывов, коррозии на внутренней и наружной поверх­

ностях сосуда. Следовательно, должен быть обеспечен доступ к любому месту аппарата. К сожалению, это не всегда обеспечи­ вается, чем снижается достоверность результатов осмотра, а пер­

сонал, производящий внутренний осмотр, подвергается опасности.

В настоящее время каждый раз при внутреннем осмотре сфе­

рических резервуаров сооружаются временные устройства в ем­

костях. Между тем для улучшения условий осмотра и ремонта'

сферических резервуаров следовало бы предусматривать внутрен­

ние стационарные устройства.

При хранении сжиженных углеводородных газов, склонных к полимеризации и окислению (например, дивинил), конструкция

емкости должна исключать возможность образования застойных зон. Кольца жесткости, даже при наличии в них «окон», частично

препятствуют постоянному обмену продукта. Этого удается из­

бежать, если вместо колец жесткости применять связи жесткости.

Застой продукта может также произойти при наличии в емко­

сти выступа штуцера (даже небольшого), по которому выводится

жидкость; к аналогичным последствиям приводит нарушение про­ ектного уклона емкости, которое иногда допускается при выпол­ нении строительно-монтажных работ или происходит вследствие

неравномерной осадки опорных стоек (фундаментов).

Когда емкости предназначены для приема и хранения увлаж­

ненных жидкостей или жидкостей, содержащих механические

включения, конструкция емкостей должна обеспечивать их отстой и вывод. Для этой цели внутри цилиндрической емкости устанав­

ливают патрубок высотой 150—400 мм или вертикальные переточ-

ные перегородки, при этом штуцера входа и выхода продукта раз­

мещают в противоположных концах емкости. Для вывода отстояв­

шейся воды из разжиженного осадка в емкости предусматривают

штуцер, приваренный снизу к днищу емкости, а при устройстве переточных перегородок такие дренажные штуцера устраивают из каждой камеры. Отвод нижнего слоя продукта и в особенности водного слоя целесообразно осуществлять автоматически уста­

новкой прибора, контролирующего раздел фаз. Прибор обычно

связан с регулирующим клапаном, установленным на отводящем

трубопроводе или на напорном трубопроводе, если вода откачи­

вается насосом.

В сферических резервуарах при хранении в них увлажненных

сжиженных углеводородных газов на штуцере отбора продукта

Рис. IV.9. Установка клапана дре­ нажного незамерзающего КДН-50-

25:

1 — стенка емкости; 2 — муфта; 3 — не­ замерзающий клапан.

Рис. IV. 10. Схема дренажного не­ замерзающего устройства:

/ — большое седло; 2 — малое седло.

монтируют стакан высотой 600—800 мм. Вокруг этого стакана

скапливается отслаивающаяся вода, которая отводится по дре­

нажному штуцеру, оборудованному запорной арматурой.

На рис. IV.9 приведен способ установки клапана дренажного

незамерзающего КДН-50-25 для спуска отстойной воды из емко­ сти. Принцип действия этого клапана основан на том, что его

уплотняющие поверхности находятся внутри емкости и всегда

омываются относительно «теплой» жидкостью. Сброс жидкости

герметизирован. Корпус клапана изготовляется из углеродистой

стали, шпиндель, седло и золотник—-из нержавеющей стали.

Клапаны выпускают на давление 16, 25, 40 и 64 кгс/см2.

Наряду с клапанами типа КДН применяются и другие дренаж­

ные незамерзающие устройства. На рис. IV.10 показана принци­ пиальная схема такого устройства. В корпусе устройства имеются

два последовательно расположенных седла, причем одно 1 не­

226

сколько больше другого 2. Клапаны, закрывающие эти седла,

имеют отдельные штоки, управляемые одним штурвалом. В слу­

чае образования льда в клапане меньшего размера закроется-

другой, больший клапан, и этим прекратит проход продукта.

При отсутствии незамерзающих клапанов специальной кон­ струкции или других аналогичных устройств можно на спускном газопроводе устанавливать последовательно два обычных вентиля

большего и меньшего диаметра которые соединяются переходом.

Дренирование воды из емкостей в зимнее время имеет перво­

степенное значение для обеспечения безопасной эксплуатации1 складов со сжиженными углеводородными газами.

К сожалению, до настоящего времени на складах применяются

различные схемы дренирования воды из емкостей, имеющие су­

щественные недостатки. На одних складах дренирование воды ведется в открытые воронки, установленные на общем коллекто­ ре. Конец дренирования воды определяют визуально, по появле­

нию продукта из дренажного трубопровода. Недостатком этого

способа является загазовывание территории склада при дрени­

ровании, а также при негерметичности дренирующего устройства.

На других складах дренирование воды ведется в закрытую систе­

му. В этом случае конец дренирования определяется на слух (по характерному шуму), что является сугубо субъективным спосо­

бом. При этом, если дренажный клапан не полностью за­ крыт, сжиженный газ в конечном счете попадает в атмосферу че­ рез воздушки отпарной емкости. Если вопрос автоматизации дре­

нирования воды из резервуаров с легковоспламеняющимися жид­ костями практически давно решен, то этого нельзя сказать о дре­

нировании воды из емкостей с сжиженными углеводородными

газами. Специализированным организациям давно пора заняться

решением этого важного вопроса.

О последствиях несвоевременного дренирования воды можно судить по аварии, происшедшей на одном складе сжиженных уг­

леводородных газов на сферическом резервуаре с бутановой

фракцией. Участок трубопровода от резервуара до первой за­

движки был разорван замерзшей водой, вследствие чего склад й

примыкающая к складу территория оказались загазованными

парами бутана. Во избежание взрыва вынуждены были остано­ вить все работы на складе, отключить электроэнергию и, следо­ вательно, прекратить прием и передачупродуктов на технологи­

ческие установки. Через некоторое время газовая волна достигла завода, расположенного на расстоянии 500 м от склада, вследст­ вие чего и здесь создалась аварийная ситуация.

Авария на складе сжиженных углеводородных газов явилась следствием по крайней мере трех ошибочных решений:

отсутствия внутреннего стакана в сферическом резервуаре;

отсутствия обогрева отборного трубопровода;

несвоевременного дренирования воды из сферического резер­

вуара.

Конструкция сферического резервуара предусматривает уста­

новку в месте подключения отборного трубопровода внутреннего

стакана высотой 600—800 мм. Этот стакан предотвращает попа­

дание воды в отборный трубопровод в случае несвоевременного

ее дренирования. В данном случае при изготовлении и монтаже

сферических резервуаров внутренний стакан не был установлен.

Приведенные выше соображения по уточнению конструкции

•отдельных элементов сосудов для сжиженных углеводородных

,газов в равной степени относятся к устройствам для хранения и

других продуктов. Однако для сжиженных углеводородных газов,

в связи с их высокими пожаро- и взрывоопасными свойствами,

конструктивные недостатки имеют особое значение.

Наличие нормалей на стальные цилиндрические сосуды и дру­

гое оборудование исключает возможность изменения конструкции

отдельных элементов, которая возникает в связи с конкретными

условиями эксплуатации аппаратов. Если необходимость измене­ ния конструкции выявляется на стадии заказа оборудования, то

возможно такие изменения согласовать с проектной организацией,

разработавшей нормаль на емкость, и внести соответствующие

уточнения в заказную документацию.

Условия хранения сжиженного этилена существенно отличают­

ся от ранее описанных для сжиженных углеводородных газов.

■Высокое давление паров этилена при нормальной температуре делает опасным и неэкономичным его хранение в стальных резер­ вуарах под давлением без предварительного охлаждения. В связи

ща этилена должны состоять не только из резервуаров, но и из холодильно-компрессорных агрегатов, установки регазификации,

насосов и другого специального оборудования.

На рис. IV. 11 приведена принципиальная технологическая схе­

ма этиленохранилища с резервуарами, работающими под давле­ нием 20 кгс/см2 и при температуре —30 °С.

При транспортировании этилена в газообразном состоянии по

трубопроводу этилен подается самотеком на испаритель 2. Если

этилен отгружается в сжиженном состоянии автомобильным или железнодорожным транспортом, налив производится из промежу­

точного резервуара 4, работающего под атмосферным давлением при температуре —104 °С.

Внастоящее время в нашей стране хранение сжиженного

этилена ограничено сравнительно небольшими емкостями, распо­

ложенными непосредственно на технологических установках, где этилен выделяется с применением холода. Сжиженный этилен в

этих емкостях хранится при температуре ниже —100oC.

Всвязи с намечаемым быстрым ростом производства этилена

вближайшие годы своевременное изучение приемов безопасного

228

его хранения имеет важное перспективное значение. Μ. В. Стар­

ков и др. [40] приводят полезные сведения и богатую библиогра­

фию по этим вопросам.

Склады сжиженных углеводородных газов отечественных неф­

техимических и нефтеперерабатывающих заводов, построенные в

послевоенные годы, укомплектованы в основном стальными сфе­

рическими резервуарами емкостью 600 м3. На Нижнекамском нефтехимическом комбинате впервые в Советском Союзе установ­

лен сферический резервуар емкостью 2000 м3.

Рис. IV.11. Принципиальная технологическая схема этиленохранилища:

/ — возврат некондиционного этилена на установку пиролиза; // — подача этилена в хра­ нилище с установки пиролиза; /// — возврат паров этилена на установку пиролиза; IV — ли­ ния на факел; V — подача этилена с установки пиролиза непосредственно к потребителю; VI — подача воды на испаритель; / — резервуары; 2 — испаритель; 3 — установка сжижения этилена; 4— промежуточный низкотемпературный резервуар; 5 — пункт налива железнодо­

рожных или автомобильных цистерн.

Комплектация складов сжиженных углеводородных газов сфе­ рическими резервуарами большой емкости позволяет значительно

сократить технологические коммуникации. Это весьма существен­

но для повышения безопасности и улучшения условий эксплуа­

тации складов. Анализ многочисленных взрывов и пожаров на

складах сжиженных углеводородных газов показывает, что они,

как правило, начинаются из-за нарушения герметичности запор­

ной и регулирующей арматуры, фланцевых соединений, неисправ­ ности предохранительных клапанов и нарушения их эксплуата­

ции, а также вследствие неисправности устройств для дренирова­

ния воды или нарушения правил эксплуатации этих устройств. При наличии на складе большого числа малогабаритных ре­

зервуаров возникает необходимость в частых переключениях,

вследствие чего ускоряется нарушение герметичности запорной арматуры. Кроме того, комплектация складов такими резервуара­

229