Аварии на факельных установках

Факельные установки характеризуются повышенной степенью опасности по сравнению с другим технологическим оборудованием. Mаксимальная опасность взрыва возникает в случае образования в факельных установках смеси горючего газа и воздуха.Если к такой смеси добавить инертный газ, то при определенном его содержании смесь становится негорючей. Количество инертного газа определяется его видом и составом горючего газа и составляет 50-75%.

Образование взрывоопасных смесей в факельных установках связано в основном с попаданием в них кислорода воздуха. Опасность проникновения атмосферного воздуха в факельные установки возникает прежде всего при большом ветре, низкой скорости потока сбрасываемого газа и сбросе газов с относительной плотностью по воздуху меньше 1 или нагретых газов.

Воздух в факельную систему может попасть в основном через срез факельной трубы или через неплотности при нарушении герметичности оборудования. В последнем случае подсос воздуха в установку обусловлен разрежением в факельной трубе.

Другим фактором, обусловливающим повышенную опасность факельных установок, является постоянно горящий факел (открытый огонь).

Для уменьшения опасности взрыва факельную систему постоянно продувают инертным или топливным газом.

Кроме того, для ограничения распространения пламени устанавливают гидрозатворы, лабиринтные уплотнители, огнепреградители и другие устройства.

Одной из причин аварий на факельных установках является засорение (замерзание) факельных трубопроводов. Поэтому трубопроводы следует выполнять с наклоном и без карманов.

Во всех случаях, когда вода может попасть в систему извне (промывка, пропарка), трубопроводы должны быть проверены на отсутствие влаги. Конденсат пара (зимой) может быстро превратиться в лед. Кроме того, конденсация пара может привести к созданию разрежения в факельной системе и подсосу воздуха.

Попадание в факельный трубопровод сырой нефти может привести к закупориванию факельной системы.

При оценке реальной опасности следует учитывать, что взрыв невозможен, если содержание кислорода ниже так называемого кислородного предела, который зависит от состава смеси.

ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Расчет высоты факельного ствола и определение места его расположения должны учитывать три основных фактора пожарной безопасности:

- радиационно-тепловое воздействие пламени на персонал и оборудование;

- искрообразование;

- воспламенение отдельных очагов взрывоопасных смесей с воздухом, если была утечка горючих газов.

В случае аварийного сброса больших количеств газа на факел персонал во время обслуживания оборудования или эвакуации не должен подвергаться воздействию значительного теплового излучения. Для этого необходимо, чтобы факельная труба была достаточно высокой или, если это невозможно, принимать защитные меры.

Зависимость температуры нагрева стального оборудования от интенсивности и времени излучения пламени показана на рис.3.

Рис.4. Зоны интенсивности теплоизлучения от факельной трубы: 1-факельная труба; 2- зона, требующая защиты оборудования; 3- зона, требующая защиты персонала

Факел может рассматриваться как точечный источник выброса и можно рассчитать для него зоны, в которых следует обеспечить защиту персонала и оборудования. Так, для факельной трубы диаметром 1200 мм и высотой 60 м при сжигании 440 т/ч углеводородов с молекулярной массой 44 можно выделить:

1 - зону (2), в которой требуется защита оборудования, в точке А интенсивность теплоизлучения равна 34 МДж/(м² ч);

2 - зону (3), в которой требуется защита персонала, в точке В интенсивность теплоизлучения 17 МДж/(м² ч).

Приводятся разные данные по общей дозе и максимальной интенсивности теплового излучения, которое может воспринимать персонал при аварийном выбросе. Например, максимальная интенсивностьтеплового излучения принимается от5 до 17 МДж/(м²_*ч).

Можно представить на рис.5 суммарное количество теплоизлучения, которое может вынести человек. Безопасный уровень интенсивности теплоизлучения человек может вынести в течение неограниченного времени.

С увеличением интенсивности теплоизлучения возможное время пребывания человека в зоне теплоизлучения уменьшается.

Для сравнения: интенсивность солнечной радиации составляет 2,5-3,4 МДж/(м² ч).

Рис.5. Интенсивность теплового излучения

Максимальная интенсивность тепловыделения, которую выдерживает в течение всего времени воздействия персонал (человек), можно определить по следующему уравнению:

Причем

где τ - время облучения, с;

τ₁- время реакции человека, с;

τ_{2 -} время удаления человека, с;

q -интенсивность теплоизлучения, соответствующая общему времени,МДж/(м²_*ч);

q₁, q₂- максимальная и минимальная интенсивность теплоизлучения;

L- длина пламени, м.