Загальна оцінка небезпеки коксохімічних заводів
Аналіз статистичних даних про пожежі та вибухи на коксохімічних заводах показав, що більша частина їх виникає в цехах уловлювання. Дані виробництва є основними на коксохімічних підприємствах, що насичені великою кількістю обладнання та комунікацій.
Основними причинами пожеж та вибухів на даних об’єктах є проведення електрозварювальних робіт, самозаймання сірчаних сполук заліза, несправність насосних установок, прогари труб печей та інші.
Аналіз пожежної небезпеки технологічного процесу цеху уловлювання показує, що найбільш небезпечними ділянками є газопровід коксового газу та виробниче обладнання (скрубери, колони).
Особливо небезпечним є період зупинки технологічних апаратів та трубопроводів на профілактичний огляд або ремонт. В цей період створюються всі благо сприятливі умови для утворення вибухонебезпечних концентрацій в результаті неповного видалення з апаратів горючих речовин, недостатньої продувки паром або інертним газом, негерметичного відключення апаратів від сусідніх з ними трубопроводів з пальним.
Розглянемо декілька прикладів пожеж та вибухів на КХЗ.
Приклад 1.На Криворізькому КХЗ при проведенні газозварювальних робіт виник вибух в газопроводі газового холодильника та в ловушці сатуратора бензольного відділення.
Причина:порушення при відключенні апаратів на ремонт. В результаті коксовий газ поступив через між болтові заглушки, парову дренажну комунікацію в дільницю газопроводу та в ловушку сепаратора, де при взаємодії з повітрям утворилася ВНК.
Наслідки:Вибухом зруйнованоловушку сатуратора, обвалилися бензольний та сірчаний скрубери.
Приклад 2.На Ясиновському КХЗ стався вибух при проведенні газозварювальних робіт внаслідок попадання іскри в об’єм електрофільтру.
Причина: недостатнє пропарювання електрофільтру. Утворилася ВНК коксового газу з повітрям.
Приклад 3. На Донецькому КХЗ в результаті несвоєчасного ремонту газопроводу на ділянці від первинних газових холодильників до бензольних скруберів відбувалося витікання коксового газу. При проведенні електрозварювальних робіт виникло спалахування коксового газу.
Приклад 4. На Горлівському КХЗ у відділенні уловлювання бензолу та сірководню виникла пожежа на площі 200 м2.
Причина: в результаті виходу із ладу підшипників насосу, що перекачував кам’яновугільне масло. Перекіс та тертя валу об корпус привели до його розгерметизації. При попаданні масла на сильно розігрітий корпус викидів масла, виникло його спалахування.
На тому ж заводі від іскри газозварювальних робіт спалахнула горюча рідина, що просочувалася через нещільності трубопроводу, що був розміщений поруч із скруберами. За декілька хвилин вогонь охопив 5 скруберів та газовий холодильник. Від інтенсивного нагрівання виник вибух скрубера, порушилась цілісність технологічних комунікацій, утворилось факельне горіння коксового газу.
В бензольно-скруберному відділенні Запорізького КХЗ при прориві ущільнення на верхньому фланцевому з’єднанні газовідводу бензольного скрубера потоком коксового газу було винесено сірнисте залізо, яке при контакті з повітрям спалахнуло і привело до спалахування коксового газу.
Вогнем було охоплено весь скрубер, що був пофарбований кам’яновугільним лаком, а також газопровід та маслопровід. Солярове масло, що розлилося витекло в тунель з маслопроводами. По мірі вигоряння прокладок на маслопроводі масло з домішками бензолу виливалося усередину тунелю, стався вибух.
Під час пожежі обвалилися 3 ферми та покрівля насосної станції з боку скруберів на площі 150 м2 , виникла незначна деформація верхньої частини скрубера, обвалився перехідний майданчик між скруберами.
Таким чином, пожежі та вибухи, що виникають на КХЗ приводять до великих руйнувань. Вогнем за короткий час можуть бути охоплені сусідні апарати та будівлі. Складність процесу розвитку пожежі обумовлюється наявністю великої кількості технологічних апаратів, що мають висоту до 50 м (скрубери та колони), що розміщаються на порівняно невеликих виробничих майданчиках.
Пожежна небезпека коксохімічного виробництва обумовлюється перш за все пожежовибухонебезпечними властивостями речовин та матеріалів, що обертаються – сировина, готова продукція – в основному ЛЗР, ГР та ГГ. Велика кількість коксового газу проходить через технологічні апарати та комунікації з метою вилучення з нього смоли, аміаку, фенолів, сірководню, бензольних вуглеводнів та пробки їх у готову продукцію: кам’яновугільну смолу, сульфат амонію, фенолят натрію, бензол, сірчану кислоту, коксовий газ очищений. З цих речовин не представляють пожежної небезпеки: сульфат амонію, фенолят натрію, сірчана кислота. Всі інші речовини є пожежовибухонебезпечними.
Коксовий газ – представляє собою суміш, що складається із водню (60,5%), метану (25,7%), оксиду вуглецю (5,6), азоту (3,0%) та його оксидів, вуглекислого газу (2,4%) етилену ( та його гомологів) – 2,5%.
Кокс кам’яновугільний – горюча речовина, показники пожежної небезпеки в залежності від ступеню дисперсності (при дисперсності 98 мкм- Тссп=5500С, φн=125 г/м3.
Бензол –ЛЗР, температура спалаху - -110С , Тссп=5600С, φн=1,43%, φв=8%., Тр=-150С, Тв=130С.
Слід відмітити, що навіть невеликі кількості коксового газу та сірководню, що захвачуються поглинальними рідинами (содовий маточний розчин, поглинальне масло) істотно впливають на пожежну небезпеку технологічного обладнання. Вони знаходяться в розчинах, виділяються з них і утворюють у закритих об’ємах ВНК.
У відділеннях конденсації та аміачно-сульфатному відділенні приймають участь аміачна, над смольна вода, що вміщує в собі леткий аміак, сірководень, феноли, піридінові луги. Це важкогорюча рідина, що не здатна до самостійного горіння, але представляє небезпеку. У закритих об’ємах можуть утворюватися ВНК аміаку.
Пожежовибухонебезпека виробництва обумовлюється перш за все наявністю у всіх основних апаратах, ємностях та комунікаціях коксового газу, що здатний з повітрям у визначених умов утворювати ВНК, а також наявністю ЛЗР та ГР (бензол, кам’яновугільне масло). Найбільш небезпечним є цех уловлювання продуктів коксування. Так по загальному об’єму апаратів та комунікацій цеху горюче та пожежовибухонебезпечне середовище займає близько 13 000 м3, що складає 67,7% від загального об’єму. Найбільша кількість горючого завантаження в апаратах, комунікаціях, ємностях, комунікаціях знаходиться у відділенні уловлювання сірководню та бензолу – близько 10 000 м3.
Значний вплив на пожежну небезпеку мають конструктивні особливості апаратів.Апарати (колони, скрубери) представляють собою сталеві циліндричні апарати діаметром 6 м та висотою до 50 м. Розміщені по одній лінії один з одним. В низ знаходиться коксовий газ, десятки тон поглинального масла та хордові насадки з деревини.
Апарати поєднуються технологічними комунікаціями (газопроводи, маслопроводи тощо), що мають велику кількість запірної арматури та фланцевих з’єднань Біля скруберів установлені насоси, що перекачують поглинальне масло. Таке компактне розміщення обладнання на порівняно невеликому виробничому майданчику приводить до того, що пожежі можуть швидко прийняти значні розміри.
Найбільшу складність представляють по конструкції бензольні скрубери. Корпус скрубера виконаний із сталі товщиною 12 мм. Захист корпусу теплоізоляцією не передбачений. Скрубери встановлені на бетонному майданчику та утримуються анкерними болтами. Для контрольного огляду та ремонту внутрішній об’єм нижньої частини не вміщує горючих речовин, тобто внутрішня та зовнішня поверхні стінки корпусу обмиваються повітрям. Це все під час пожежі може стати причиною різкого зниження механічної міцності сталі та деформації корпусу. Якщо скрубер лишається своєї несучої здатності, то може бути причиною розривів технологічних комунікацій, що пов’язані з ним, а також викликати пошкодження сусідніх апаратів, що приведе до розливу ЛЗР та ГР. Небезпечним є дія високих температур на сусідні апарати. При появі нещільностей в бензольних скруберах можливий вихід коксового газу. У місць виходу можуть утворюватися місцеві ВНК.
Найбільш ймовірні причини виникнення пожеж на КХЗ:
- порушення технологічного процесу;
- несвоєчасний чи недоброякісний ремонт апаратури й устаткування;
- невідповідність апаратури, устаткування, електросилових і освітлювальних ліній, електроарматури, контрольно-вимірювальних приладів, вентиляційних, опалювальних і інших систем, що відповідають вимогам норм;
- порушення передбаченого протипожежного режиму.
Причини підвищення тиску усередині апаратів.
Підвищений тиск у колонах можевиникнути в результаті порушення відбору з колони парів бензолу та води, а також масла, утворення різного роду відкладень(кокс, полімери) у отворах пальників. При цьому виникає опір апаратів, порушується заданий технологічний режим.
Поширеною причиною підвищення тиску в колонах є порушення процесу конденсації парів при зменшенні або повному припиненні подачі води в дефлегматори-холодильники, при несправності вентиляторів, конденсатора повітряного охолодження.
Підвищення тиску в колонах може бути при підвищенні температурного режиму,що виникає при збільшенні кількості тепла, що поступає в дистиляційну колону в результаті збільшеної подачі гострої пари в колону. При попаданні води або поглинача з водою в дистиляційну колону, вода швидко закипає, утворюючи при цьому пару.
В скруберах підвищений тиск може утворюватися внаслідок зростання опору шару насадки скруберів за рахунок відкладень, що утворюються з кам’яновугільного масла (шлам, антрацен, полімери).
Небезпечним є також підвищення в скруберах рівня масла в нижній частині скрубера. В цьому випадку газова фаза здатна перейти з першого скрубера в збірники, а потім у відділення дистиляції.
Специфічними джерелами запалювання на НПЗ можуть бути:
-відкритий вогонь форсунок і нагріті конструкції технологічних печей;
- іскри механічного походження, перегрів в місцях тертя при роботі насосів, тощо ;
-відкритий вогонь і розпечений метал при ремонтних вогневих роботах;
-самозаймання сірчаних сполук заліза, самозаймання клоччя, ганчірок, просочених маслами ;
- коротке замкнення в електричному обладнанні (до цього приводить вплив на обладнання агресивного середовища (інтенсивна корозія)
Швидкому розвитку і поширенню пожеж на НПЗ сприяють:
- вихід назовні великої кількості газу, масла та інших ЛЗР, ГР на момент пожежі;
- тривале надходження продуктів у зону горіння з ушкоджених апаратів;
- неприступність палаючих засувок;
- розтікання поглинального масла та інших ЛЗР та ГР по прилягаючій території;
- загазованість території;
- вибухи апаратів, що супроводжуються розлітанням уламків, поширенням вибухової хвилі, сильними руйнуваннями після вибуху і т.д.
ВИСНОВОК: Таким чином, КХ являє собою складний технологічний комплекс, що включає безліч технологічних процесів, що мають підвищену пожежну небезпеку, попередження якої ґрунтується насамперед на знанні причин і умов виникнення пожежі.
ЗАВДАННЯ НА САМОПІДГОТОВКУ:
1. Самостійно законспектувати пожежно-профілактичні заходи в бензольно-скруберних відділеннях КХЗ.
Література для підготовки
1.Шандыба В.А., Конкин В.У. Пожарная безопасность коксохимических производств.- М.: «Металлургия», 1988,-135с.
2.Ведомственные указания по противопожарному проектированию предприятий, зданий и сооружений нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. ВУПП-88 (сб.н.д.№31).
3. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. 1988 Сб.н.д.№30.
4. НАПБ В.01.013-79/131. Правила пожарной безопасности при эксплуатации предприятий химической промышленности. Сб. №22 с. 156.
5.Рекомендации по устройству систем пожарной защиты бензольных скрубберов коксохимических производств 1981. СБ №22., с.452.