Пожарная безопасность технологических процессов / Goryachev - PB Tekhnologicheskikh processov 2020

Пожарная безопасность технологий приема, хранения и отпуска нефти и нефтепродуктов

производятся открытым и закрытым способами. Открытый налив применяется очень редко из-за больших потерь от испарения и опасности статической электризации струй, приводящей в ряде случаев к пожарам.

На рис. 23.1 показана установка герметизированного полуавтоматического налива продуктов в ж/д цистерны.

4

3

Рис. 23.1. Установка герметизированного налива:

1 – коллектор; 2 – паропровод; 3 – заслонка с ограничителем налива; 4 – шарнир опорный; 5 – шарниры; 6 – прижимное устройство; 7 – пароотводящие трубы; 8 – вагон-цистерна;

9 – герметизирующая крышка; 10 – датчик уровня налива; 11 – телескопическая труба; 12 – рельсы; 13 – стойка эстакады

Паровоздушная смесь, выходящая из ж/д цистерны 8 по пароотводящимтрубам7,черезобратныйклапансогнепреградителемподизбыточным давлением до 0,06 МПа направляется по паропроводу 2 в резервуар, из которого продукт откачивается. При достижении в ж/д цистерне заданного датчиком 10 уровня автоматически закрывается заслонка 3 и налив полностью прекращается без гидроудара. Устройство 6 обеспечивает прижатие герметизирующей крышки 9 к горловине цистерны как в начале налива, так и в процессе просадки цистерны под весом налитого в нее продукта.

Слив нефти и нефтепродуктов производится через расположенные внизу ж/д цистерн сливные приборы (нижний слив) или через горловину цистерн (верхний слив), так же как и налив, двумя способами – открытым и закрытым. При открытом сливе продукт поступает через сливные приборы цистерн в переносные желоба, затем стекает в центральный желоб, из которого по трубопроводу подается в приемный резервуар. Частный случай этого способа – межрельсовый слив, когда продукт, минуя промежуточные звенья, сразу попадает в центральный желоб, расположенный между рельсами

401

Пожарная безопасность технологических процессов

под сливными приборами. Недостаток открытого способа – потери продукта из-за испарения и возможность его загрязнения.

При закрытом сливе вместо переносных желобов к сливным приборам присоединяются шарнирно соединенные трубы, по которым продукты сразу поступают в резервуары хранения. Закрытый способ, как правило, используется при сливе бензина, открытый способ достаточно часто используется для слива сырой нефти и темных нефтепродуктов.

23.1.2. Автомобильные сливоналивные эстакады

Для транспортировки нефтепродуктов на небольшие расстояния используется автомобильный транспорт. Налив нефтепродуктов в емкость автомобильнойцистерны(АЦ)производитсявпункте(настанции)наливаспомощью автомобильной сливоналивной эстакады, представляющей собой сооружение, оборудованное сливоналивным устройством для слива и налива легковоспламеняющихся, горючих жидкостей или сжиженных углеводородных газов.

Для налива нефтепродуктов на автомобильных наливных эстакадах применяются автоматизированные и неавтоматизированные устройства верхнего или нижнего налива. Налив нефтепродуктов в АЦ может осуществляться как через горловину (верхний налив), так и через нижний патрубок (нижний налив). Негерметизированный налив применяют при отпуске труднолетучих нефтепродуктов. При герметизированном наливе горловина АЦ закрывается специальной крышкой, в которую врезан патрубок с системой отвода паровоздушной смеси в опорожняемые резервуары или на установку улавливания легких фракций (рис. 23.2).

1

3

7

8

9

Рис. 23.2. Схема установки автоматизированного закрытого налива бензина в АЦ: 1 – уплотняющий конус; 2 – переходный мостик; 3 – лестница;

4 – клапан-дозатор управляемый; 5 – гибкий рукав для отвода паров; 6 – шарнирный трубопровод; 7 – наконечник наливной;

8 – замерная установка; 9 – насос

402

Пожарная безопасность технологий приема, хранения и отпуска нефти и нефтепродуктов

Установка автоматизированного закрытого налива оборудована устройствами герметизации горловины цистерны (уплотняющий конус) 1 и замера количества отпускаемого нефтепродукта8, клапаном-дозатором 4, позволяющими производить отпуск заданного количества нефтепродукта, насосным агрегатом 9, а также пультом дистанционного управления и устройством предотвращения перелива нефтепродукта.

Площадки, на которых располагаются эстакады, имеют твердое покрытие, устойчивое к воздействию нефтепродуктов и обеспечивающее беспрепятственный сток разлитого нефтепродукта в специальный сборник, а дождевых стоков в канализацию. Площадки налива АЦ объединяют по группам нефтепродуктов и размещают под навесами, изготовленными из негорючих материалов.

Устройства для налива легковоспламеняющихся и маловязких горючих нефтепродуктов оборудуются центробежными, а для налива масел и других вязких нефтепродуктов – роторными насосами.

Длякаждоймарки(сорта)нефтепродукта,отгружаемоговАЦ,имеются раздельные соединительные трубопроводы от раздаточных трубопроводов до наливных устройств.

23.1.3. Особенности пожарной опасности технологий железнодорожных и автомобильных сливоналивных эстакад и основные способы обеспечения пожарной безопасности

Возможность образования горючих паровоздушных смесей как внутри технологического оборудования (в вагонах-цистернах и автоцистернах, сливных коллекторах, промежуточных резервуарах и т. п.), так и на прилегающейтерриториикжелезнодорожнымиавтомобильнымэстакадамобусловливается пожаровзрывоопасными свойствами обращающихся продуктов, температурными условиями эксплуатации и конструктивными особенностями оборудования, видом проводимых операций (слив или налив нефти и нефтепродуктов).

Железнодорожные и автомобильные цистерны относятся к емкостным аппаратам «дышащего» типа, поэтому образование ВОК в паровоздушном пространстве емкостей и зон ВОК на территории эстакад происходит при выполнении соотношения (5.13): φs ≥ φн, где φs и φн – соответственно насыщенная концентрация паров при температуре поверхностного слоя жидкости и нижний концентрационный предел распространения пламени, об. доли.

Основными источниками загазованности территории эстакадпри проведении слива являются дыхательные свечи (вантузы) сливных коллекторов, а при проведении налива – открытые люки цистерн. Максимальная загазованность территории эстакад наблюдается летом в вечерние, ночные и

403

Пожарная безопасность технологических процессов

утренние часы в условиях полного безветрия при проведении операций сли- ва-налива нефтепродуктов с φs ≥ φн .

Верхний налив по сравнению с нижним наливом обладает повышенной пожарной опасностью, связанной с существенно большим выходом наружу через открытые люки паров нефтепродуктов вследствие быстрого насыщения воздуха в свободном пространстве цистерн парами, интенсивно образующимися при разбрызгивании открытых падающих струй жидкостей

(см. п. 6.2.2).

Наибольшую опасность представляют аварии на эстакадах. Характерными авариями на эстакадах являются: повреждение цистерн, их опрокидывание, обрыв сливоналивных устройств при внезапном движении ваго- нов-цистерн или АЦ, находящихся под сливом-наливом, верхний налив АЦ при открытом нижнем патрубке. Причины этих аварий связаны с ошибками, допускаемыми при маневрировании маршрутов, с несогласованностью действий обслуживающего персонала при проведении сливоналивных операций, с неправильными действиями водителей АЦ.

Специфичными источниками зажигания при проведении сливоналивных операций являются: искры удара и трения (при открывании и закрывании люков цистерн, присоединении сливных устройств, установке откидныхпереходныхмостиковотгалерейклюкамцистернит.п.);фрикционные искры при торможении вагонов-цистерн; разряды статического и атмосферного электричества, а также тепловое проявление электрической энергии при неисправности электрооборудования.

Распространение пожара на эстакадах может происходить по сливным коллекторам (в особенности по открытым), по поверхности разлитого нефтепродукта, по загрязненным горючими продуктами поверхностям эстакад и промплощадок, по парогазовоздушным смесям (облакам), а также при облучении соседних цистерн факелом горящих.

Пожары на эстакадах часто сопровождаются взрывами цистерн и закрытых сливных коллекторов, при которых происходит выброс горящих продуктов на большие расстояния и значительное увеличение площади пожаров.

Основные способы обеспечения пожарной безопасности железнодорожных сливоналивных эстакад:

1.  Снижение опасности образования ВОК в ж/д цистернах и зон ВОК на территории эстакад, чему способствует:

–  использование герметизированных систем налива светлых нефтепродуктов с отводом паров в газосборную систему или на установки регенерации и улавливания паров;

–  применение газовой обвязки в системе «ж/д цистерна – сливной коллектор – расходный резервуар»;

404

Пожарная безопасность технологий приема, хранения и отпуска нефти и нефтепродуктов

–  применение датчиков загазованности из расчета один датчик на две ж/д цистерны: слив и налив автоматически прекращаются при достижении загазованности воздушной среды выше 50 % (об.) от НКПРП до выявления причин загазованности и их устранения;

–  созданиеусловий,способствующихрассеиваниювыходящейизсвечей паровоздушной смеси (увеличение высоты свечей, применение специальных насадков и др.);

–  налив продуктов в ж/д цистерны с использованием бесшланговых систем шарнирно сочлененных или телескопических устройств, оборудованных автоматическими ограничителями налива;

–  полное освобождение трубопроводов от остатков продукта после запорной арматуры при завершении слива (налива);

–  заполнение коллектора продуктом к моменту слива и автоматическое включение насосов одновременно с началом слива, что существенно снижает количество выбрасываемой паровоздушной смеси через свечи;

–  оснащение наливных устройств быстродействующими отключающими системами, автоматически прекращающими налив при выдаче заданной нормы продукта, достижении предельного уровня заполнения ж/д цистерны или нарушении целостности цепи заземления ж/д цистерны;

–  устройство на трубопроводах, по которым поступают на эстакаду продукты, запорной арматуры для отключения этих трубопроводов при возникновении аварии на эстакаде; управление арматурой осуществляется с эстакады и дистанционно из безопасного места;

–  обеспечение безопасной скорости перекачки для предотвращения повреждения систем налива вследствие гидравлических ударов.

2.  Проезд локомотива через сливоналивные эстакады не допускается. На двухсторонней сливоналивной эстакаде запрещается подача маршрута на второй путь до завершения всех операций слива и налива на первом пути.

3.  Разогрев застывающих и высоковязких продуктов в ж/д цистернах и сливоналивных устройствах производится водяным паром, нагретым циркулирующим продуктом или электроподогревом до температуры не выше 90 °С. При использовании переносных подогревателей не допускается непосредственный контакт теплоносителя с продуктом.

Не допускается применение электроподогрева при сливоналивных операциях с продуктами, температура вспышки паров которых ниже 61 °С. Переносные электрические подогреватели оснащаются блокировочными устройствами, отключающими их при снижении уровня жидкости над подогревателем ниже 500 мм. При электроподогреве используются электронагреватели во взрывозащищенном исполнении.

405

Пожарная безопасность технологических процессов

Прекращение подачи пара и отключение электроэнергии производят до начала слива.

4.  Предотвращение образования искр удара и трения, которое достигается:

–  плавной подачей цистерн под слив и налив и их отвод с эстакад без толчков и рывков;

–  применением деревянных прокладок или башмаков из искробезопасного металла для торможения и фиксации ж/д цистерн;

–  применением искробезопасных прокладок в крышках люков ж/д цистерн;

–  применением прокладок из неискрящего материала на переходных мостиках в местах их соприкосновения с ж/д цистернами;

–  безударным подключением (отключением) сливоналивных приборов цистерн к сливоналивным устройствам эстакады.

5.  Наливные и сливные устройства эстакад надежно заземляют, а рельсы железнодорожных путей в пределах сливоналивного фронта электрически соединяют между собой медными проводниками и присоединяют к заземляющим устройствам в двух местах по торцам эстакады.

6.  Предотвращение образования зарядов статического электричества, которое достигается:

–  проведением верхнего налива нефти и светлых нефтепродуктов без образования падающей струи через наливное устройство такой длины, при которой расстояние от начала струи истечения до нижней образующей ж/д цистерны не превышает 200 мм;

–  ограничением скорости подачи продукта в начале и конце налива с учетом свойств продукта и характеристик наливного устройства;

–  заземлением цистерн, трубопроводов, наливных устройств.

7.  Во время грозы полностью прекращают процессы слива и налива и герметично закрывают люки ж/д цистерн, находящихся на путях эстакад. Сливоналивные эстакады защищают от прямых ударов молнии и ее вторичных проявлений отдельно стоящими молниеприемниками.

8.  Для ограничения распространения пожара на ж/д эстакадах предусматривают:

–  твердое водонепроницаемое бетонное покрытие территории эстакад,огражденнойпопериметрубортикомвысотойнеменее0,2миимеющей уклон не менее 2 % для стока жидкости к приемным устройствам (лоткам, колодцам, приямкам), которые соединяют через гидравлические затворы со сборниками или производственной канализацией;

–  специально оборудованные места для выполнения операций по аварийному освобождению неисправных цистерн от продуктов;

406

Пожарная безопасность технологий приема, хранения и отпуска нефти и нефтепродуктов

–  планировочные отметки внутренних автомобильных дорог выше планировочных отметок территории ж/д эстакад не менее чем на 0,3 м;

–  защитуогнепреградителямипроизводственныхкоммуникаций(трубопроводов для отвода и подвода продуктов, паровоздушных линий);

–  соответствующие противопожарные разрывы между сливоналивными устройствами эстакад и соседними зданиями и сооружениями.

9.  Вдоль каждой сливоналивной железнодорожной эстакады предусматривают пожарный проезд с твердым покрытием и шириной проезжей части, обеспечивающей безопасное движение пожарной техники, который располагаютнарасстояниинеменее20моткрайнегорельсаэстакады.Пожарные проезды оборудуются шлагбаумами, находящимися в закрытом положении.

10.  Для пожаротушения открытых и расположенных под навесами сливоналивных железнодорожных эстакад предусматривают:

–  стояки с соединительными головками на магистральном (кольцевом) растворопроводе для подачи пены от переносных генераторов, установленных на расстоянии 120 м друг от друга;

–  стационарные неавтоматические установки пожаротушения сливоналивных ж/д эстакад, размещаемых на складах I и II категории; тушение пожара на эстакадах, размещаемых на складах III категории, производят, как минимум, передвижной пожарной техникой;

–  охлаждение цистерн, сливоналивных устройств на эстакадах складов I и II категории с помощью стационарных и дистанционно управляемых лафетных стволов, осциллирующих мониторов.

В соответствии с СП 155.13130.2014 «Склады нефти и нефтепродуктов. Требования пожарной безопасности» стационарные лафетные стволы, устанавливаемые на расстоянии не менее 15 м от железнодорожных путей эстакад, оборудуют водопленочными защитными экранами, обеспечивающими снижение плотности падающего лучистого теплового потока пламени на ствольщика в специальной защитной одежде пожарного до допустимого значения (не более 5 кВт/м2). Однако требования к конструктивному исполнению этих экранов и их гидравлическим параметрам в нормативных документах не приводятся.

Проведенные на кафедре ПБТП исследования позволили установить, что при скорости ветра 4 м/c и более образующиеся отрывные вихри пламени достигают до пожарных вышек, установленных с подветренной стороны эстакад напротив очага пожара на расстоянии 15 м и более от железнодорожных путей. При этом плотность лучистого потока в местах размещения ствольщиков на пожарных вышках на расстоянии 15 м от железнодорожных путейэстакадыпревысит60кВт/м2,чтонепозволитствольщикамуправлять лафетными стволами на вышках для охлаждения цистерн.

407

Пожарная безопасность технологических процессов

Для снижения высокой плотности лучистого потока до допустимого значения предложен, конструктивно проработан и испытан при величине падающего лучистого теплового потока до 100 кВт/м2 водопленочный защитный экран, приведенный на рис. 23.3.

4 5

3

2

1

6

7

Рис. 23.3. Водопленочный защитный экран

Защитный экран представляет собой изогнутый щит 3 из нержавеющей стали, с внешней стороны верхней части которого расположен перфорированный трубопровод 4 для создания на поверхности щита сплошной водяной пленки. В щите имеется окно 2 для размещения лафетного ствола, которое оборудовано заслонкой 1, предназначенной для защиты ствольщика от теплового потока при изменении угла наклона лафетного ствола. Подача воды в перфорированный трубопровод осуществляется по трубопроводу 6 и двум гибким шлангам в металлической оплетке 5. С помощью опорной стойки 7 экран крепится к основанию вышки.

Водопленочный защитный экран, разработанный в соответствии с требованиями п. 13.2.15 СП 155.13130.2014, обеспечивает снижение падающего лучистого теплового потока пламени более чем в 20 раз и рекомендован для защиты ствольщиков на вышках при тушении пожаров на железнодорожных и автомобильных эстакадах.

Основные способы обеспечения пожарной безопасности автомобильных сливоналивных эстакад:

1.  Водители АЦ и персонал сливоналивных пунктов должны осуществлять постоянный контроль процессов слива (налива) нефтепродуктов.

408

Пожарная безопасность технологий приема, хранения и отпуска нефти и нефтепродуктов

2.  Наливные эстакады должны оборудоваться установками автоматизированного налива с управлением из пунктов управления, а также непосредственно с эстакады.

3.  Для налива продуктов с упругостью паров 66,65 кПа и выше наливные устройства должны быть снабжены системами отвода паров.

4.  Налив нефтепродуктов в АЦ производится преимущественно по бесшланговой системе шарнирно сочлененных труб или телескопических устройств, оборудованных автоматическими ограничителями налива.

Для исключения перелива нефтепродукта через края горловины цистерны применяют системы, позволяющие автоматически прекращать налив при достижении заданного значения уровня. При окончании налива необходимо обеспечить полное освобождение наливной трубы от продукта и исключающие возможность его пролива на цистерну. Для сбора остатков продукта, стекающих с наливной трубы при извлечении ее из цистерны, предусматривают каплесборник.

На эстакадах налива авиационных топлив предусматривают устройства для герметичного нижнего налива с автоматическим прекращением подачи топлива после достижения предельного уровня продукта в цистерне топливозаправщика. В системе налива авиационного топлива предусматривают также аварийное дистанционное (ручное) отключение насоса. Верхний налив авиационного топлива не допускается.

5.  На пунктах налива нефти и светлых нефтепродуктов устанавливают сигнализаторы довзрывоопасных концентраций: при превышении концентрации паров нефтепродуктов на площадках пунктов налива более 20 % от НКПР автоматически прекращаются операции слива и налива и включается сигнализация о запрете запуска двигателей автомобилей.

6.  Для предотвращения появления источников зажигания предусматривается:

–  заземление цистерн, трубопроводов, наливных устройств, а также ограничение скорости подачи продукта в начале и конце налива для исключения накопления зарядов статического электричества;

–  устройство автоблокировки, исключающей возможность запуска насосов для перекачки нефтепродуктов при отсутствии замкнутой электрической цепи «заземляющее устройство – АЦ»;

–  проведение верхнего налива нефти и светлых нефтепродуктов без образования падающей струи через наливное устройство такой длины, при которой расстояние от конца наливной трубы до нижней образующей АЦ не превышает 200 мм;

409

Пожарная безопасность технологических процессов

–  использованиеналивнойтрубыснаконечником,исключающимвертикальное падение и разбрызгивание струи продукта в начале операции налива и изготовленным из искробезопасного материала;

–  налив нефтепродукта в АЦ только при неработающем двигателе; –  осторожное, без ударов, закрывание горловины АЦ крышкой с про-

кладкой, имеющей искрообразование; –  защита пункта налива от прямых ударов молний и вторичных ее

проявлений; –  нижний налив авиационного керосина в топливозаправщик с помо-

щью соединительных шарнирно-сочлененных труб из алюминия, исключающих искрообразование при стыковке с фланцем.

ВодителямАЦ,выполняющимоперациисливаиналиванефтепродуктов, запрещается запускать двигатели АЦ в случае пролива продукта до полной его уборки, а также не допускается находиться в одежде, способной накапливать заряды статического электричества.

7.  Сливоналивные пункты оборудуются светофорами, шлагбаумами и другими устройствами для предотвращения выезда заполненных нефтепродуктами АЦ с опущенными в их горловины наливными устройствами.

На сливоналивном пункте предусматривают трос или штангу для отбуксировки автоцистерн.

8.  Планировочные отметки внутренних автомобильных дорог должны быть выше планировочных отметок прилегающей территории пунктов налива не менее чем на 0,3 м.

На пунктах налива обеспечивают соответствующие противопожарные разрывы между сливоналивными устройствами автомобильных эстакад и соседними зданиями и сооружениями.

9.  Автомобильные эстакады, размещаемые на складах I и II категории, обеспечивают стационарными неавтоматическими установками пожаротушения; тушение пожара на эстакадах, размещаемых на складах III категории, производят передвижной пожарной техникой.

Охлаждение АЦ, сливоналивных устройств на эстакадах складов I и II категории производят с помощью стационарных и дистанционно управляемых лафетных стволов и осциллирующих мониторов.

23.2. Пожарная безопасность технологий хранения нефти и нефтепродуктов в резервуарных парках

23.2.1. Склады нефти и нефтепродуктов

Хранение нефти и нефтепродуктов осуществляется на складах, представляющих собой комплекс зданий, резервуаров и других сооружений, предназначенных для приема, хранения и выдачи продуктов.

410