Пожарная опасность трубчатых печей

коксообразованием.

Скорость движения жидкости в трубах может снизиться в результате:

. уменьшения производительности насосов (снижение числа оборотов,

неисправность) или их остановки;

. неисправности редукционного клапана за печью или его закоксовывания;

. работы «на себя» центробежных насосов;

. аварии подводящих трубопроводов.

Особенно опасно полное прекращение циркуляции продукта, так как при

этом трубы быстро закоксовываются и выходят из строя. Процесс

закоксовывания пусть медленнее, но протекает даже при нормальных режимах

работы.

Поэтому нарушение сроков очистки труб от кокса может привести к их

прогару. Об интенсивном закоксовывании труб можно судить по следующим

признакам:

. повышению температуры топочных газов на перевале печи при том же

количестве сжигаемого топлива. Это происходит потому, что кокс,

отлагаясь на трубах, уменьшает коэффициент теплопередачи от дыма к

продукту. В результате уменьшается количество передаваемого жидкости

тепла, и дымовые продукты уходят в боров более нагретыми;

. повышению давления у питающих насосов при нормальном давлении на

выходе из печи или уменьшению давления на выходе из печи при

нормальном давлении у питающих насосов. Это объясняется тем, что

сопротивление труб увеличивается в результате уменьшения их сечения.

При достаточном опыте признаки прогара можно также определить

визуально. Нужно отметить, что разрыв труб вызывается не только прогаром,

но и другими причинами.

Сильный химический или механический износ материала труб может

привести к их разрыву даже при нормальном давлении и тем более это возможно

при повышенных давлениях.

Причиной усиленной коррозии металла с внешней стороны труб (со стороны

топочного пространства) является нарушение нормального режима топки, т. е.

работа с повышенным коэффициентом избытка воздуха, с избытком топлива или

работа на повышенных температурных режимах против нормального. Естественно,

что в большей степени этому виду износа подвержены центральные части

радиантных труб.

Усиленную коррозию металла с внутренней стороны труб, т. е. со стороны

продукта, вызывает наличие в нагреваемой жидкости повышенного количества

вредных химических примесей.

Например, нефть или каменноугольная смола не обладают коррозийными

свойствами по отношению к стали, но они могут содержать значительное

количество примесей в виде различного рода сернистых соединений (H2S; FeS),

свободной серы (S), хлористых солей и т. п., которые при определенных

условиях сильно изнашивают металл.

Примечание: Обьемная доля содержания сероводорода в газовой фазе (над

поверхностью жидкости) на УПН, ДНС-15,27,36 Гремихинского месторождения

по данным института УдмуртНИПИнефть составляет 2-2,5%, на других

месторождениях - не превышает 1%. Обьемная доля содержания растворенного

сероводорода в нефтепродукте по всем месторождениям в Удмуртии до- 0,02%

[ 5 ].

При гидролитическом разложении хлористых солей кальция и магния

(СаСl2; МgСl2) образуется соляная кислота, которая, взаимодействуя со

стенками аппарата, дает хлористое железо (FеСl3). При гидролитическом

разложении сернистых солей образуется сероводородная кислота (HS), которая,

взаимодействуя со стенками аппарата, превращается в сульфиды железа (FeS и

FeS 2).

Наиболее сильный химический износ, как показывает опыт, наблюдается по

концам труб на протяжении примерно 1 м от двойников. Поверхности труб на

этих участках очищаются от образующегося налета окислов вихревыми потоками

продукта, что и способствует лучшему взаимодействию коррозирующих агентов с

металлом.

Иногда трубы змеевика, не вызывающие опасности по наружному виду,

становятся причиной аварии вследствие внутренних дефектов металла или

механического износа внутренней поверхности стенок.

Так же как химическая коррозия, механическое истирание наиболее сильно

сказывается на концах труб, т. е. в местах изменения направления скоростей.

Совместное действие коррозии и эррозии может привести к заметному

уменьшению толщины стенок труб около двойников.

Внутреннее давление в системе повышается при нарушении нормального

режима работы насосов, подаче продукта поршневыми насосами в ококсованные

змеевики, неисправности редукционного клапана и т. п.

Особенно опасно для труб резкое изменение давления. Повреждение труб

может быть небольшим в виде свища и весьма значительным в виде разрывов

длиной в несколько десятков сантиметров. Естественно, что при этом в топку

изливается большое количество горючего продукта и происходит интенсивное

горение.

На практике отмечено много случаев повреждения труб из простой стали.

Особенно часто встречается прогар труб.

Так, на одном из крекинг-заводов в г.Перми произошел прогар

центральной трубы потолочного экрана печи легкого крекинга. Во внутренний

объем печи вылилось при этом около 8 т нефтепродукта. Деформировалось 12

труб потолочного экрана и шесть труб боковых экранов. Огонь угрожал

соседним аппаратам и насосной станции. Внутри печи огонь был потушен

водяным паром, около печи — пенной и распыленной водой. Печь была

остановлена на пять суток.

Внимание! При определении причины пожара нужно иметь в виду, что

разрыв в средней части трубы радиантной системы вызывается в основном

прогаром, а разрыв на конце трубы — уменьшением толщины стенок.

Интенсивное горение внутри топочного пространства, своего рода пожар,

возникает также при попадании в печь горючей жидкости через газовые

форсунки. При работе газовых форсунок, особенно в зимнее время, в газовой

линии может образоваться значительное количество конденсата, который вместе

с газом будет поступать в топку. Попадание жидкости в топку вызывает выброс

огня через имеющиеся проемы наружу и резкий скачок температуры в печи, что

приводит к частичному ококсовыванию труб.

На УПН Ижевского месторождения нефти 11 мая 2001г в 18 час 40 мин на

технологической установке- печи "ПП-1,6" произошел технологический

инцидент, который привел к пожару. Из-за розлива нефтепродукта горение

распространилось по площади до 13 кв. м. Неисправности технологического

оборудования были устранены только 15.05.01г к 18 час 30 мин. Простой

оборудования составил четверо суток.

Вероятной причиной инцидента явилась неисправность датчика уровня

жидкости (ДУЖ), предназначенного для контроля за уровнем нефтепродукта в

установке УПС-3000. Регламентные работы на установке своевременно не

проводились и датчик ДУЖ находился в не рабочем состоянии, т.к. поплавок

завис на направляющей в результате касания смотровой лестницы.

При переполнении УПС-3000 нефтепродукт попал по газовой линии в

газосушитель и далее по линии подачи попутного газа в газовую горелку печи

"ПП-1,6", где и воспламенился. Вытекший нефтепродукт в течение часа под

контролем дежурного караула ВПК№6 выгорал в камере сгорания печи и на

земле. Учитывая длительность горения ,скорость выгорания нефтепродукта и

площадь пожара можно сделать вывод , что произошел розлив не менее 1,95 м3

нефтепродукта.

Причины пожаров вне печи

Снаружи трубчатой печи пожары могут возникать:

. в камерах двойников (ретурбендов);

. у форсуночного фронта ;

. на подводящем или отводящем продуктопроводе при его повреждении.

Причины пожаров в камерах двойников (ретурбендов)

Выход нагреваемой жидкости или ее паров наружу через двойники

наблюдается при неплотном прилегании пробки к корпусу двойника, при выбросе

пробки, нарушении соединения труб с корпусом двойника и повреждениях

корпуса.

Наиболее часто пожар возникает при выходе продукта вследствие

неплотного прилегания пробки к корпусу. Эта неплотность образуется при

слабой затяжке нажимных болтов или недостаточно тщательной очистке

поверхностей от частичек кокса. Через получившуюся щель выходит струйка

жидкости или, чаше, пара. Струйка пара рассеивается в окружающее

пространство. Когда выходящий продукт нагрет выше температуры

самовоспламенения, он сразу же загорается. Это повреждение несерьезное и

очень часто само ликвидируется, т. е. неплотность постепенно сама

закоксовывается.

Серьезную аварию представляет выброс пробки или нарушение соединений

труб с корпусом двойника. Выброс пробки происходит в результате срыва

резьбы болта или гайки, поломки хвоста гайки или приливов корпуса. Причина

этого заключается не только в дефектах металла, но и в перенапряжениях,

особенно при попытке ликвидации неплотностей пробки путем подтяжки болта

без снижения давления в трубах.

Концы труб соединяются с корпусом двойника развальцовкой. При

некачественной развальцовке двойник вырывается из труб. Одной из причин

выброса пробки и вырыва двойника из труб является работа при повышенном

давлении или резкое изменение давления.

При этих видах аварии наружу под большим давлением выбрасывается струя

горючего продукта. Чаще всего он сразу воспламеняется. Если же продукт

сразу не воспламенится, то происходит интенсивное испарение с

загазовыванием территории установки. Образовавшееся газовое облако может

воспламениться от форсунок печи или от других источников, расположенных на

пути его движения. Выброшенные с большой силой пробки или двойники могут

повредить соседние аппараты.

На одном из заводов г. Казани после ремонта трубчатой печи ее стали

пускать в действие. Розжиг начали в 6 час утра. К 14 час печь была введена

в нужный температурный режим, но работала под давлением в два раза меньше

нормального( т.е менее50 атм) . В 15 час 15 мин давление резко повысили до

49 атм. Сразу же после этого произошла авария. Из печи были выброшены на

расстояние более 25 м четыре двойника, сорваны три решетки и подвески труб.

Одновременно из печи под большим давлением стала выбрасываться жидкость,

которая сразу же воспламенилась. Горящая жидкость, разливаясь по

территории, охватила огнем расположенные рядом аппараты и сооружения.

Несколько человек получили серьезные ожоги. Пожар был полностью

ликвидирован только через полтора часа.

Непосредственными причинами вырыва двойников из труб явились большая

динамическая нагрузка, вызванная резким повышением давления в системе, и

некачественная развальцовка труб в вырванных двойниках.

Корпус двойников работает почти в таких же тяжелых условиях, как

трубы. При изготовлении двойников из некачественного материала или при

резких изменениях температур в корпусе могут образоваться трещины. Чаще

всего повреждение возникает в результате воздействия на корпус атмосферных

осадков (снег, дождь, сильный холодный ветер), если коробки двойников не

имеют дверец или они неисправны. В первую очередь трещины появляются в

перемычке между отверстиями для пробок.

Причины пожаров у форсуночного фронта

Пожары у форсуночного фронта возникают в результате утечки топлива через

неплотности фланцевых соединений трубопроводов, сальников вентилей и

задвижек, а также при механическом повреждении линий.

Утечка топлива может наблюдаться также при переполнении или

неисправности напорных топливных бачков.

Открытый огонь печей, факелы пламени, применяемые для розжига форсунок,

искры и раскаленные газы, выходящие через трещины кладки, а также высокая

температура поверхности печи и дымоходов нередко вызывают воспламенение

излившегося топлива, нагреваемых веществ и сгораемых строительных

конструкций.

Причины пожаров на подводящем или отводящем

продуктопроводе при его повреждении

Повреждения трубопроводов, подводящих или отводящих продукт из печи,

образуются вследствие различного рода динамических воздействий и

температурных деформаций. Стенки труб, особенно отводящей, нагреты до

высокой температуры, поэтому отсутствие компенсаторов или нарушение

теплоизоляции может привести к появлению больших температурных напряжений.

Утечка жидкости наблюдается также при повреждении прокладок во фланцевых

соединениях (разъедание, выжим) или удлинении нагретых крепежных болтов.

Выход жидкости или ее паров при неисправности отводящей линии часто

сопровождается самовоспламенением их.

III. Остановка и пуск трубчатой печи.

Остановка трубчатой печи может быть:

. плановой на чистку ;

. для ремонта;

. аварийной.

При остановке печи на ремонт или чистку медленно гасят форсунки

и при непрерывной циркуляции продукта по трубам производят

постепенное охлаждение конструкции печи. После этого выдавливают

содержимое змеевиков и продувают их водяным паром до полного удаления

продукта, что определяется через пробный краник по цвету и запаху.

Вскрытие пробок можно начинать через 30—35 мин после прекращения

подачи пара. Сначала следует вскрывать контрольные пробки (верхние,

по одной в каждой секции) для снижения давления в системе, а затем

все остальные.

Очистка труб от кокса — трудоемкая и длительная операция. Для

сокращения ее продолжительности чаще всего производят очистку труб

радиантной секции путем продувки их водяным паром при одновременном

подогреве до безопасной температуры в течение 8 час.

Все ремонтные работы в борове и дымовой трубе выполняют только

после тщательной продувки их водяным паром и последующего

вентилирования.

Аварийная остановка печи требуется при прогаре труб, порче

питающих насосов, прекращении подачи электроэнергии или пара, сильных

утечках в двойниках, а также при авариях и пожарах соседних

аппаратов.

В случае аварии необходимо сразу же потушить топливные форсунки

и подавать пар во внутренний объем печи, приняв срочные меры к

остановке питающих насосов. После снижения давления продукта следует

выжать его из змеевиков водяным паром в аварийную емкость или в

ректификационную колонну. Подачу пара в змеевик нужно продолжать и

после удаления продукта, пока трубы не будут охлаждены.

При возникновении пожара необходимо немедленно потушить

форсунки, закрыв общую задвижку на газовой и жидкостной линиях,

подать в топочное пространство пар при полном открытии паровых

вентилей, остановить сырьевой насос, принять срочные меры к

выдавливанию продукта из змеевиков в аварийную емкость, закрыть все

отверстия и окна в печи, закрыть шибер воздуха и дыма.

Для выдавливания нагреваемой жидкости из змеевика при остановке

и аварии печь оборудуют системой паропроводов, присоединяемых к

подводящей и отводящей линиям, а иногда и к промежуточным точкам

змеевика.

Во избежание попадания нагреваемой жидкости в паровую линию

необходимо, кроме вентиля, устанавливать на линии обратный клапан.

Для контроля за состоянием обратного клапана и запорного вентиля

служит спускной контрольный краник, всегда открытый в атмосферу

(кроме момента выжатия). Перед подачей пара в змеевики из паровых

линий спускают конденсат.

При прогаре трубы в радиантной секции змеевик продувают паром

сверху вниз, а при прогаре трубы в конвекционной секции — снизу

вверх. Пар ропускают по трубам в течение всего периода остывания

печи.

Перед пуском печи после очистки или ремонта необходимо тщательно

осмотреть все ее части и произвести испытание на давление. Перед

испытанием змеевик печи промывают водой по ходу продукта в течение

нескольких часов.

Испытание и опрессовку можно производить водой или жидкостью,

подлежащей нагреву. Давление в системе повышают медленно и в два-три

приема. После каждой ступени повышения давления осматривают все

соединения и отмечают дефекты. Продержав печь под испытательным

давлением в течение 5 мин, его медленно снижают. Дефекты устраняют

только после снижения давления до атмосферного.

После испытания печь ставят на циркуляцию и разжигают форсунки.

IV. Пожаро- взрывоопасные свойства нефтей

Нефть, легковоспламеняющаяся жидкость, представляющая собой

смесь углеводородов с различными соединениями (сернистыми,

азотистыми, кислородными). Свойства нефтей различны в зависимости от

месторождения ( см. приложение-таблица №1).

Плотность-730—1040 кг/м3; начало кипения обычно около 20°С;

встречаются и более тяжелые нефти (начало кипения 100°С и больше);

теплота сгорания (43514—46024) кДж/кг; диэлектрическая постоянная

2—2,5; удельное электрическое сопротивление 5•108—3•1016 Ом•м.

В воде практически не растворима. Сырые нефти способны при

горении прогреваться в глубину, образуя все возрастающий

гомотермический слой. Скорость выгорания их (5,2—7)•10-5 м/с;

скорость нарастания прогретого слоя (0,7—1,0)•10-4 м/с; температура

прогретого слоя 130-160°С; температура пламени 1100°С.

При тушении водой и пенами нужно остерегаться вскипания

Страницы: 1, 2, 3, 4