Нагревание пламенем и топочными газами относится к числу наиболее известных и давно применяемых способов нагрева. Этот способ не потерял своего значения и в настоящее время, так как позволяет осуществлять нагревание до высоких температур от 1000 до 1100 о С.

Наиболее часто топочные газы используют для нагрева промежуточных теплоносителей. Так, в котельных получают горячую воду и водяной пар, которые затем используются в теплообменной аппаратуре в качестве теплоносителей.

Однако открытое пламя и топочные газы часто используют непосредственно для нагрева горючих веществ, например в процессах перегонки нефти, крекинга, пиролиза, гидроочистки углеводородов, разгонки смол, переработки растительных масел и в других процессах.

Нагревание это осуществляется в специальных печах, в которых сжигается твердое, жидкое или газообразное топливо.

Чаще всего для этих целей используется жидкое и газообразное топливо.

Теплота сгорания передается поверхности теплообмена лучеиспусканием и конвекцией. Теплообменная поверхность в печах обычно выполняется в виде пучков труб, соединенных коллекторами, или в виде непрерывного змеевика.

Такие печи носят название трубчатых печей.

Трубчатые печи широко применяются в нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Устройство печи, с. 196-199.

Камера А называется радиантной, так как в ее пространстве передача тепла осуществляется главным образом радиацией за счет теплового излучения пламени, горючих продуктов горения и раскаленных поверхностей стенок печи.

Камера Б называется конвекционной, так как в ее пространстве передача тепла от топочных (дымовых) газов осуществляется в основном конвекцией.

Каркас трубчатой печи обычно изготовляется из стали и воспринимает на себя нагрузку основных элементов печи и температурных напряжений. Кирпичная кладка выполняется трехслойной: наружный слой выкладывается из красного кирпича, средний слой – из теплоизоляционного кирпича, внутренний слой – из огнеупорного кирпича.

Радиационная (радиантная) камера – это топка. В ней находятся главные горелки или форсунки для сжигания газа или жидкости. Количество горелок зависит от мощности печи, ее назначения, нагреваемого продукта и используемого топлива (бывает 16 и более горелок или форсунок)

Теплообменная поверхность образуется трубами, внутри которых движется нагреваемый продукт. Снаружи трубы обогреваются пламенем и продуктами горения топлива.

Более современными являются трубчатые печи с излучающими стенками из беспламенных панельных горелок и двусторонним облучением труб змеевика.

Панельные горелки изготавливаются из керамики и имеют каналы, в которых происходит сжигание газообразного топлива.

Пожарная опасность трубчатых печей весьма велика.

Это объясняется рядом факторов.

Во-первых, мощной топливной системой (мазут, природный газ и т.п.), горючее из которой поступает на сжигание в топку.

Во-вторых, большим количеством нагреваемого горючего продукта, который движется по змеевикам под большим давлением.

В-третьих, высокой температурой нагревания продуктов, которая иногда превышает температуру их самовоспламенения.

Далее, наличием открытого огня и раскаленных продуктов горения, температура которых достигает 1000-1100 о С; появление неплотностей и повреждений в трубах, в результате чего из них может выйти наружу большое количество нагреваемого продукта.

Высоконагретые поверхности печи (кладка, трубы, двойники) и открытый огонь в топке обуславливают высокую пожарную опасность не только самой печи, но и соседних технологических аппаратов с горючими веществами.

Поэтому предотвращение возникновения пожара и взрыва – главная проблема при использовании трубчатых печей в технологическом процессе производств.

Возможные причины и взрывы при эксплуатации трубчатых печей.

Взрыв в топочном пространстве трубчатой печи произойдет в том случае, если в топке образовалась горючая среда.

Это может быть в двух случаях.

В период пуска, перед розжигом. Если из топливной линии или из змеевиков в топку попало топливо или горючий продукт, может образоваться горючая смесь с воздухом. Взрывоопасная смесь образуется и при нарушении порядка операций при розжиге печи. Чтобы избежать этого, необходимо строго соблюдать правила пуска печи, изложенные в технологическом регламенте и специальной инструкции.

В моменты внезапного погасания факелов пламени на горелках или форсунках при последующем возобновлении подачи топлива.

Погасание факелов пламени может произойти по разным причинам: либо в жидкое топливо попала вода и образовались водяные пробки, либо в газовых топливных линиях образовался конденсат. Кроме того, при временном прекращении подачи топлива также может погаснуть пламя в форсунках.

Горючее, поступившее в топку, испаряется, и пары его с воздухом могут образовать взрывоопасную смесь.

Меры пожарной безопасности. Чтобы избежать этой опасности, следует:

не допускать попадания воды в топливо, очищая его и от механических примесей;

в установленные сроки производить чистку форсунок;

использовать автоматические системы перекрывания топливной линии при погасании факела пламени;

предусмотреть возможность перехода на другой вид топлива.

Во избежание разрушения печи при возможном взрыве в топочном пространстве (в стенках радиантной камеры) делают предохранительные клапаны шарнирно-откидного или иного типа.

Взрыв в борове (дымовом канале) трубчатой печи может произойти, если не обеспечено полное сгорание топлива, что имеет место при недостатке воздуха. Дымовые газы, обогащенные продуктами неполного сгорания топлива (в частности, водородом, окисью углерода), смешиваясь с воздухом, могут воспламениться. Неполное сгорание топлива имеет место при неправильном ведении процесса горения. Воздух может подсасываться через неплотности кладки.

Меры пожарной безопасности. Во избежание опасности взрыва в боровах следует:

обеспечить правильное ведение процесса горения, контролируя его газоанализаторами (в топочных газах максимум двуокиси углерода и отсутствие окиси углерода и водорода);

следить за состоянием кладки, не допускать подсоса воздуха, своевременно обеспечивать ее ремонт;

предусмотреть применение предохранительных клапанов мембранного типа для предохранения кладки борова на случай возможности взрыва.

Пожары при повреждении труб змеевика наиболее типичны.

Причинами повреждения труб змеевика могут стать прогары стенок труб, коррозия и эрозия материала труб, повышенное (по сравнению с нормой) давление продукта в змеевике.

Прогар стенки трубы возникает в результате сильного перегрева отдельного участка теплообменной поверхности. Механическая прочность металла снижается, появляется его текучесть, необратимые деформации, утоньшение, а затем разрыв стенки и выход продукта в топочное пространство. Перегрев бывает чаще в тех местах трубы, где имеются различные отложения (кокса, солей и др.) или инородные включения, являющиеся плохими проводниками.

Температуру стенки трубы на участках с отложениями и без отложений можно определить по уравнениям теплопередачи.

Мероприятия по уменьшению скорости образования кокса в трубах включают:

обеспечение высоких скоростей движения продукта по змеевику (2-3 м/с);

обеспечение равномерного обогрева труб по всей длине путем рационального их размещения, а также горелок и излучающих панелей;

строгое соблюдение температурного режима работы печей.

Контроль за состоянием труб ведут визуально и с помощью приборов. Перегретые участки труб заметны: они имеют более светлую окраску. При плановых ремонтных работах делается осмотр (ревизия) труб, при котором выявляются места деформаций, вспучиваний.

Осуществляется контроль температуры дымовых газов над перевальной стенкой, которая в зависимости от типа печи не должна превышать 810-900 о С. Повышение этой температуры сверх нормы (без увеличения расхода топлива) свидетельствует об ухудшении теплообмена в радиантных трубах за счет их закоксования.

В случае появления опасности принимают следующие меры:

снижают теплонапряженность поверхности труб;

увеличивают скорость движения продукта по змеевик, подавая в него пар; осуществляют очистку змеевика от отложений с применением одного из следующих способов: механического, паромеханического, паровоздушного.

Наружная поверхность радиантных труб подвергается химической коррозии под действием кислорода воздуха и сернистых соединений, содержащихся в продуктах сгорания. Причем скорость процесса коррозии растет с увеличением коэффициента избытка воздуха и температуры поверхности труб.

Внутренняя поверхность труб змеевика подвергается коррозии под действием нагреваемого продукта и находящихся в нем примесей, а также механическому износу материала движущейся средой – эрозии.

Мероприятия по снижению вредного влияния коррозии и эрозии включают:

поддержание оптимального коэффициента избытка воздуха при сжигании топлива и умеренной теплонапряженности поверхности труб;

регулирование факелов пламени форсунок таким образом, чтобы они не доходили до поверхности экранов и не создавали местные перегревы, ведущие к пережогу металла;

очистку нагреваемого продукта от коррозионных примесей, введение в продукт ингибиторов коррозии;

очистку нагреваемого продукта от твердых примесей для снижения эрозийного износа материала труб.

Повышенное против нормы давление продукта может привести к повреждению труб змеевика.

Причиной повышения давления является возрастание гидравлического сопротивления системы при образовании кокса и солей. Поэтому отложения, ококсования, пробки в трубах весьма опасны в смысле образования повышенного давления в змеевике. В современных печах давление, как и температура, регулируются автоматически.

Пожары при повреждении двойников трубчатых печей возникают в результате выхода нагретого продукта наружу и его воспламенения. Выход продукта может иметь место в следующих случаях: при неплотном прилегании пробки к корпусу двойника; при выбросе пробки; при нарушении герметичности соединения труб с корпусом двойника; при повреждениях корпуса двойника.

Пожары при утечке топлива из топливных коммуникаций трубчатой печи могут иметь место при неисправностях фланцевых соединений, вентилей, задвижек, а также других повреждениях трубопроводов. Разлившаяся жидкость, пары (газы), вышедшие из топливных коммуникаций, воспламеняются от пламени форсунок (горелок) печи.

Мероприятия.

Наблюдение за состоянием топливной системы.

Предупреждение появления неплотностей и повреждений.

Смыв (уборка) разлившегося топлива.

Установка дополнительной задвижки (на расстоянии 10 м от печи) на топливной линии для быстрого отключения подачи топлива.

Остановка печи.

Трубчатая печь – источник зажигания горючих смесей, образующихся при авариях соседних аппаратов.

Печи опасны не только возможностью возникновения пожара при повреждениях непосредственно в них самих.

Они весьма опасны как возможные источники зажигания при авариях на соседних технологических установках и аппаратах: образующиеся паровоздушные смеси входят в соприкосновение с высоконагретыми элементами печей. Происходит воспламенение парогазового облака. Пламя быстро распространяется по облаку к месту аварии.

Существует и другая возможность воспламенения парогазового облака.

Оно может быть подсосано внутрь топки и там воспламениться. Пламя в результате обратного проскока может выйти из печи и распространиться до места аварии. Из-за медленного охлаждения печь остается источником зажигания даже при погасании форсунок (горелок).

Примечание. Для охлаждения печи от 1000 до 250 о С требуется от 3 до 6 часов – в зависимости от того, применяется принудительная вентиляция или естественная циркуляция .

По подсасываемой в печь горючей смеси происходит проскок пламени наружу при условии, когда скорость распространения пламени w пл будет больше скорости движения смеси w см , т.е. w пл >w см .

Из этого следует, что для обратного проскока пламени наиболее благоприятные условия возникают при уменьшении скорости движения смеси. Такие условия создаются при снижении тяги в печи, т.е. при погасании форсунок (горелок), перекрытии задвижки борова, остановке дымососа.

В целях пожарной профилактики предусматривается:

между печами, расположенными на открытых площадках, и открытыми пожаровзрывоопасными установками размещать закрытые здания с неопасной технологией. Эти здания являются своеобразными защитными экранами;

делать разрывы между печами и соседними аппаратами (установками) по расчету, но не менее установленных нормами;

защищать теплоизоляцией высоконагретые наружные элементы печи, чтобы их температура не превышала 80% наименьшей температуры самовоспламенения веществ, применяемых в соседних аппаратах;

устраивать паровые завесы для изоляции печи от парогазового облака в случае аварии соседних аппаратов.

Паровая защита технологических печей предусматривает:

наружную паровую завесу для предотвращения проникновения к печам облака горючей паровоздушной смеси при аварии на соседней технологической установке;

систему внутреннего пожаротушения для локализации и ликвидации пожара непосредственно в камере печи; наличие специальных устройств продувки камер печи от горючих газов и паров перед розжигом и после остановки;

эвакуацию продукта из змеевика;

систему наружного паротушения с использованием переносных шлангов.

Трубчатые печи оборудуют стационарной системой паротушения.

Системы ПАЗ печей.

ОБЩИЕ ПРАВИЛА

взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств

4.5. Теплообменные процессы

4.5.8.1. Противоаварийная автоматическая защита топочного пространства нагревательных печей обеспечивается:

• системами регулирования заданного соотношения топлива, воздуха и водяного пара;
• блокировками, прекращающими поступление газообразного топлива и воздуха при снижении их давления ниже установленных параметров, а также при прекращении электро-, пневмоснабжения контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИПиА);
• средствами сигнализации о прекращении поступления топлива, а также воздуха при его принудительной подаче в топочное пространство;

· средствами контроля за уровнем тяги и автоматического прекращения подачи топливного газа в зону горения при остановке дымососа или недопустимом снижении разрежения в печи,

• газа в зону горения при остановке дымососа или недопустимом снижении разрежения в печи, а при компоновке печных агрегатов с котлами-утилизаторами - системами по переводу на работу агрегатов без дымососов;
• средствами автоматической подачи водяного пара в топочное пространство и змеевики при прогаре труб.

4.5.8.2. Противоаварийная автоматическая защита нагреваемых элементов (змеевиков) нагревательных печей обеспечивается:

• аварийным освобождением змеевиков печи от нагреваемого жидкого продукта при повреждении труб или прекращении его циркуляции;
• блокировками по отключению подачи топлива при прекращении подачи сырья;
• средствами дистанционного отключения подачи сырья и топлива в случаях аварий в системах змеевиков;
• средствами сигнализации о падении давления в системах подачи сырья.

4.5.8.3. Для изоляции печей с открытым огневым процессом от газовой среды при авариях на наружных установках или в зданиях печи должны быть оборудованы паровой завесой, включающейся автоматически или дистанционно. При включении завесы должна срабатывать сигнализация.

Правила

Промышленной безопасности для нефтеперерабатывающих производств

ПБ 09-563-03

Трубчатые печи

5.3.1. Печи должны быть оборудованы дежурными (пилотными) горелками, оснащенными запальными устройствами, индивидуальной системой топливоснабжения.

5.3.2. Рабочие и дежурные горелки необходимо оборудовать сигнализаторами погасания пламени, надежно регистрирующими наличие пламени форсунки.

5.3.3. На трубопроводах газообразного топлива к основным горелкам должны быть установлены предохранительно-запорные клапана (ПЗК), дополнительно к общему отсекающему устройству на печи, срабатывающие при снижении давления газа ниже допустимого.

5.3.4. На линиях подачи жидкого топлива и топливного газа к основным и дежурным горелкам должны устанавливаются автоматические запорные органы, срабатывающие в системе блокировок.

5.3.5. Для многофакельных печей на трубопроводах газообразного и жидкого топлива следует установить автономные регулирующие органы, для обеспечения безопасности в режиме пуска.

5.3.6. При размещении печей вне зданий запорные органы на общих трубопроводах жидкого и газообразного топлива должны быть расположены в безопасном месте на расстоянии не ближе 10 м от печи.

5.3.7. Перед пуском печи необходимо убедиться в отсутствии каких-либо предметов в камере сгорания, дымоходах-боровах, все люки и лазы должны быть закрыты.

5.3.8. В период розжига печи должны быть включены все приборы контроля, предусмотренные технологическим регламентом, и вся сигнализация.

5.3.9. Перед розжигом печи, работающей на газе, необходимо проверить плотность закрытия рабочих и контрольных вентилей на всех горелках, сбросить конденсат из топливной линии. Система подачи газа должна исключать попадание конденсата в горелки.

5.3.10. Розжигу дежурных горелок должна предшествовать продувка топочного пространства паром, а линии подачи газообразного топлива инертным газом на свечу. Продувку топочного пространства, считая с момента открытия последней задвижки до момента появления пара из дымовой трубы, следует вести в течение времени, предусмотренного регламентом, но не менее 15 мин, а для многокамерных печей продувку камер сгорания - не менее 20 мин.

5.3.11. Розжиг печи должен начинаться с розжига дежурных горелок. В том случае, если дежурная горелка (горелки) не разожглась (разожглись) с трех попыток, следует повторить продувку топочного пространства согласно п.5.3.5.

5.3.12. Розжиг основных горелок должен осуществляться при работающих дежурных горелках, минимальной регламентированной циркуляции сырья в змеевике и регламентированных значениях подачи топлива.

5.3.13. Трубопроводы подачи топлива ко всем неработающим (в том числе и временно неработающим) горелкам должны быть отглушены.

5.3.14. Печи должны быть оборудованы средствами автоматической подачи водяного пара в топочное пространство и в змеевики при прогаре труб, а также средствами автоматического отключения подачи сырья и топлива при авариях в системах змеевиков.

5.3.15. Топливный газ для освобождения от жидкой фазы, влаги и механических примесей перед подачей в горелку должен предварительно пройти сепаратор, подогреватель и фильтры.

5.3.16. Жидкое топливо для обеспечения необходимой вязкости и освобождения от механических примесей перед подачей в форсунку должно предварительно пройти подогреватель и фильтры.

5.3.17. В период пуска должны быть включены следующие блокировки: закрытие автоматических запорных органов дежурных горелок при понижении давления в линии топливного газа; закрытие газовых автоматических запорных органов основных горелок при повышении или понижении давления в линиях топливного газа к основным горелкам, а также при прекращении подачи в змеевик циркулирующего газа или сырья; закрытие на жидком топливе автоматических запорных органов при прекращении подачи в змеевик циркулирующего газа или сырья.

5.3.18. Система блокировок и сигнализации должна обеспечивать отключение подачи топлива к дежурным и основным горелкам при:

отклонениях параметров подачи топлива от регламентированных;

падении объема циркуляции сырья через змеевик печи ниже допустимого;

превышении предельно допустимой температуры сырья на выходе из печи;

срабатывании прибора погасания пламени.

5.3.19. Все приборы, контролирующие работу печи, должны быть регистрирующими.

5.3.20. Система противоаварийной автоматической защиты должна быть снабжена противоаварийной сигнализацией параметров и сигнализацией срабатывания исполнительных органов.

5.3.21. При эксплуатации трубчатой нагревательной печи необходимо следить за показаниями контрольно-измерительных приборов, вести визуальный контроль за состоянием труб змеевика, трубных подвесок и кладки печи. При наличии отдулин на трубах, их прогаре, деформации кладки или подвесок, пропуске ретурбентов следует потушить горелки, прекратить подачу в печь продукта, подать в топку пар и продуть трубы паром или инертным газом по ходу продукта. Дверцы камер во время работы печи должны быть закрыты. Необходимо вести наблюдение за установленным режимом горения, горелки должны быть равномерно нагружены, факел должен иметь одинаковые размеры, не бить в перевальную стенку и не касаться труб потолочного и подового экранов.

5.3.22. Подача пара в топочное пространство должна включаться автоматически при прогаре змеевика, характеризующемся:

падением давления в сырьевом змеевике;

повышением температуры над перевальной стеной;

изменением содержания кислорода в дымовых газах на выходе из печи относительно регламентированного.

Параметры срабатывания блокировки по аварийному включению подачи пара в змеевик определяются проектом.

5.3.23. Электроснабжение систем ПАЗ и исполнительных механизмов печи относится к особой группе I категории надежности.

Непрерывный огневой процесс имеет явно выраженный поточный характер.
Большое значение огневых процессов в народном хозяйстве СССР требует всестороннего их изучения с целью определения более совершенных методов управления этими процессами.
В лаборатории циклонных огневых процессов МВТУ в 1962 - 1963 гг. был проведен ряд опытов по плавлению материалов, различных по температурам их жидкоплав-кого состояния.
Печи с открытым огневым процессом должны быть снабжены устройством для создания вокруг них паровой завесы с тем, чтобы изолировать их от газовой среды при авариях в прилегающих к ним наружных установках или зданиях.
Для лучшей организации огневого процесса это бывает необходимо в целях раз-рития удельной суммарной поверхности, приходящейся на единицу объема топливно-воздушной смеси. Таким образом, облегчается и ускоряется процесс газификации частиц, имеющий гетерогенный характер; это в равной мере относится как к летучим, так и к коксу.
Расстояния до установок с огневыми процессами, размещенных вне зданий, должны приниматься в 1 5 раза более указанных.
Для изоляции печей с открытым огневым процессом от газовой среды при авариях на наружных установках или в зданиях печи должны быть оборудованы паровой завесой, включающейся автоматически. При включении завесы должна срабатывать сигнализация.
Для изоляции печей с открытым огневым процессом от газовой среды при авариях на наружных установках пли зданиях, печи должны быть обеспечены устройством для паровой завесы ц подводом пара к топкам печей.
Для изоляции печей с открытым огневым процессом от газовой среды при авариях на наружных установках или зданиях, печи должны быть обеспечены устройством для паровой завесы и подводом пара к топкам печей.
Для изоляции печей с открытым огневым процессом от газовой среды при авариях на наружных установках или в зданиях печи должны быть оборудованы паровой завесой, включающейся автоматически и (или) дистанционно. При включении завесы должна срабатывать сигнализация.
Несмотря на то, что огневые процессы в своей простейшей форме стали известны человеку с момента открытия и использования огня, они вследствие большой сложности во многом не расшифрованы до настоящего времени.
Развиваемые точки зрения на ход огневого процесса приводят к утверждению, не противоречащему и старой трактовке, что процесс этот развивается зонально и что каждая из последовательных зон выполняет в нем свою служебную роль.
Горение и газификацию необходимо рассматривать как единый огневой процесс.

Несмотря на наличие в печном цехе огневых процессов, электрооборудование, проводку и осветительную арматуру в этом цехе следует применять во взрывозащищенном исполнении.
При переходе на обычный уровень температур огневого процесса кривые смесеобразования резко отстают от кинетической кривой (диффузионная область) и не в состоянии использовать потенциальные возможности самой химической реакции.
Расстояния до цехов и установок с огневыми процессами, размещенных вне зданий, должны приниматься в 1 5 раза больше указанных.
Процессы горения и газификации иначе именуются огневыми процессами.
Расстояние до цехов и установок с огневыми процессами, размещенных вне зданий, должны приниматься в 1 5 раза более указанных.
Расстояния до цехов и установок с огневыми процессами, размещенных вне зданий, должны приниматься в 1 5 раза более указанных.
Для обезвоживания сточных вод и растворов используются огневые процессы, на основе которых разработаны различного рода печи.
Станции технического обслуживания, если в них предусматриваются огневые процессы, например сварка и пайка при ремонте аппаратуры и баллонов, должны быть расположены на расстоянии не менее 30 м от газораздаточных колонок п емкостей.
Горение и превращение топлива в газ рассматриваются как единый огневой процесс.
Пытаясь изложить сложную совокупность явлений, представляющих физическую сущность огневых процессов, средствами, доступными и читателю, не вполне подготовленному к кругу рассматриваемых вопросов, автор старается постепенно усилить и те средства, при помощи которых можно было бы перейти от популярных форм изложения материала к восприятию обычной технической литературы, если проблематика, рассматриваемая в этой книге, заинтересует читателя в достаточной мере. С этой целью, помимо подстрочных примечаний обычного характера, в конце книги даются необходимые или желательные по ходу изложения дополнительные пояснения, направленные к тому, чтобы напомнить забытые или недостаточно четко воспринятые физические понятия и определения.
Для решения этой задачи было использовано проводившееся в лаборатории циклонных огневых процессов МВТУ им.
Расстояния от резервуаров вместимостью менее 500м до цехов и установок с огневыми процессами следует принимать на 30 % более указанных в таблице.
Расстояние от резервуаров объемом менее 500 м до цехов и установок с огневыми процессами следует принимать на 30 % более указанных.
Приведенные примеры расчетов показывают, что новый метод базируется на правильной физической сущности огневых процессов. В настоящее время известны много-яисленные случаи успешного применения метода М. Б. Равича непосредственно в промышленной практике.
Приведенные примеры расчетов показывают, что новый метод базируется на правильной физической сущности огневых процессов. В настоящее время известны многочисленные случаи успешного применения метода М. Б. Равича непосредственно в промышленной практике.

Установка баллонов против топочных дверок отопительных печей и дверок других отопительных установок с огневыми процессами недопустима.
Вместе с тем автор делает еще одну попытку систематизировать многие детали представлений об огневых процессах, которые пока еще не получили общего признания и разбросаны в различных примечаниях или попутных высказываниях.
Опасности, возникающие при эксплуатации установки пиролиза метана и очистки сажи, связаны с проведе нием огневых процессов, подогревом горючих газов до высокой температуры, работой с нагретыми взрывоопасными газовыми смесями, а также с использованием концентрированного кислорода.
При горении жидкого топлива отдельные частицы его, окруженные свободной воздушной средой, прохоДят в огневом процессе стадию испарения, а затем горения. Под воздействием внешнего тепла или создаваемой вокруг них собственной огневой оболочки они испаряются, молекулы паров, перегреваясь, расщепляются и вступают в стадию истинного смесеобразования с молекулами газообразного окислителя, входя с ними в реакцию горения. Вследствие резкого увеличения объема горючего материала, вокруг частицы образуется сфера газифицированного топлива, вытесняющая воздух и не дающая ему доступа к поверхности испаряющейся жидкой капли. Тщательные фотофиксации показывают, что стехио-метрическая зона горения имеет радиус, превышающий радиус самой капли в 10 - 15 раз. Таким образом, горение возникает уже в объеме, в зоне образования истинной горючей смеси (даже в среде чистого воздуха), и весь внутренний объем такой огневой оболочки занят чисто газификационным процессом. Толщина самой огневой оболочки весьма мала и приближается к геометрической поверхности при горении однородных, отдельных углеводородов и может значительно увеличиться при горении смешанных (нефракционированных) углеводородов.
В практике проектирования, эксплуатации и испытания топочных устройств пользуются итоговыми характеристиками, описывающими количественную сторону огневого процесса. К этим характеристикам относятся: мощность топки, форси-ровка топочного устройства, удельная нагрузка топочного объема.
В практике проектирования, эксплуатации и испытания топочных устройств пользуются итоговыми величинами, количе - ственно характеризующими огневой процесс.
Следует напомнить, что до этого ни один космонавт еще не имел дело с расплавленным металлом и вообще с огневым процессом на космическом корабле.
Каким должно быть минимальное расстояние от надземных резервуаров для хранения сжиженных газов, размещенных на ГНС, до вспомогательных зданий без огневых процессов.
Прием охлаждения стенок топочной камеры, если они недостаточно огнеупорны, при помощи защитных слоев воздуха, непосредственно не участвующих в огневом процессе, весьма нередко применяется и в промышленных топочных устройствах, что особенно охотно делается в сильно форсированных топочных устройствах того или иного специального назначения.
Каким должно быть шнималъное расстояние от подземных резерву аров для хранена сжияегных газов, размещенных на ГНС, до вспомогательных адзний без огневых процессов.
Основной особенностью производств стирола и метилстирола является низкий нижний предел взрываемости продуктов этих производств в смеси С воздухом при наличии в печных цехах производств огневого процесса.
Учитывая, что резервные топливные хозяйства должны обеспечивать бесперебойную работу топливопотребляющих агрегатов в аварийных ситуациях, одной из важнейших их характеристик является скорость переключения всех огневых процессов на резервное топливо. В этом отношении мазут имеет бесспорное преимущество по сравнению с углем. Значительно большие сроки требуются для перевода на уголь разного рода работающих на газе промышленных печей. Не говоря уже о том, что ряд конструкций промышленных печей вообще не допускает перевода на твердое топливо.
Переработка медных руд по этому способу заключается в обжиге концентратов, плавке огарка на штейн Ci S, продувке штейна в конверторе на черновую медь (продукт, содержащий 95 - 98 % Си), рафинировании черновой меди огневым процессом или электролизом.
Переработка медных руд по этому способу заключается в обжиге концентратов, плавке полученного огарка на штейн (сплав сульфидов меди и железа), продувке штейна в конверторе с получением черновой меди (содержащей около 5 % примесей), рафинировании черновой меди огневым процессом или электролизом для получения чистой меди.
На основе теоретических и экспериментальных исследований им и его учениками созданы принципиально новые технологические процессы и технические средства с применением взрывчатых веществ, обеспечивающие пожарную и экологическую безопасность, сокращение простоя перекачки нефти и продукции ее переработки, гарантированную безопасность, сокращение времени выполнения работ при реконструкции, плановых и аварийных ремонтах на предприятиях топливно-энергетического комплекса и других отраслей экономики более чем в 40 раз за счет замены огневых процессов сварки и резки на процессы с использованием кумулятивных зарядов. В 1980 г. за комплекс работ по применению энергии взрыва в созидательных целях он награжден дипломом ГКНТ. Им получены новые научные знания в оценке степени старения трубных сталей, дано научное объяснение причин аварийного разрушения трубопроводов, выявлен механизм внутритрубной коррозии трубопроводов, транспортирующих нефть и нефтепродукты.

Оба этих процесса можно условно отнести к числу горячих. Первый - огневой процесс, протекает при высокой температуре топлива, сгорающего в топке, и достаточно высокой температуре продуктов сгорания. Неправильное, небрежное ведение отдельных процессов, нарушение режимов, а также технических условий и правил может привести к несчастным случаям, взрывам в топках и газоходах, а иногда к разрушениям топки, обмуровки всей установки котельного здания.
Сложность природы процессов горения затрудняет изучение этих явлений как теоретическим, так и экспериментальным методами. Несмотря на то, что огневые процессы в простейшей форме стали известны человеку с открытием и использованием огня, они в ряде случаев не изучены вплоть до настоящего времени.

водогрейных котлов, компрессоров, насосов,

вентиляции

Противоаварийная защита технологических печей

1. Требования к системам противоаварийной защиты (ПАЗ) определены «Общими правилами взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтеперерабатывающих производств» утвержденных Госгортехнадзором СССР 06.09.88. и Инструкцией по проектированию паровой защиты технологических печей на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности .

2. Специфические требования к системам ПАЗ технологических печей

1) При организации теплообменных процессов с огневым обогревом необходимо предусматривать меры и средства, исключающие возможность образования взрывоопасных смесей в нагревательных элементах, топочном пространстве и рабочей зоне в печи.

2) Для ПАЗ топочного пространства нагревательные печи оснащаются:

Системами регулирования заданного соотношения топлива, воздуха и водяного пара;

Блокировками, прекращающими поступление газообразного топлива и воздуха при прекращении электро-(пневмо-) питания приборов КИПиА;

Средствами сигнализации о прекращении поступления топлива и воздуха при принудительной подаче в топочное пространство;

Средствами контроля за уровнем тяги и автоматического прекращения подачи топливного газа в зону горения при остановке дымососа или недопустимом снижении разрежения в печи, а при компоновке печных агрегатов с котлами – утилизаторами – системами по переводу работы агрегатов без дымососов;

Средствами подачи водяного пара в топочное пространство и в змеевики при прогаре труб.

3) ПАЗ нагреваемых элементов (змеевиков) нагревательных печей обеспечивается:

Аварийным освобождением змеевиков печи от нагреваемого жидкого продукта при повреждении труб или прекращении его циркуляции;

Блокировками по отключению подачи топлива при прекращении подачи сырья;

Средствами дистанционного отключения подачи сырья и топлива в случаях аварий в системах змеевиков;

Средствами сигнализации о падении давления в системах подачи сырья.

4) Для изоляции печей с открытым огневым процессом от газовой среды при авариях на наружных установках или в зданиях печи должны быть оборудованы паровой завесой, включающейся автоматически (или) дистанционно. При включении завесы должна срабатывать сигнализация.

5) Топливный газ для нагревательных печей должен соответствовать регламентированным требованиям по содержанию в нем жидкой фазы-влаги и механических примесей. Предусматриваются средства, исключающие наличие жидкости и механических примесей в топливном газе, поступающем на горелки.

Рассмотрим систему С и ПАЗ печи F102 на установке «УСОМ» (уст-ка селективной очистки масел).

Мнемосхема показана на рисунке2.64

Система защиты блока печей выполнена на отдельном контроллере BMS, который обеспечивает безаварийную работу блока печей в автоматическом режиме, а в случае нарушения блокировочных параметров- безаварийный останов блока печей, не зависимо от состояния технологического процесса в целом.

Контроллер обеспечивает безаварийный останов печи F-102, и выдачу звуковой и световой сигнализации при нарушении следующих параметров:

· Погасание пламени пилотных и основных горелок

· Низкое давление воздуха КИП (меньше 1,5 кгс/см2)

· Повышение температуры дымовых газов TS103 (более 384оС)

· Повышение температуры экстракта из F-102. TS078

· Давление газа (ниже или выше)

· Давление мазута низкое PS171.

· Расход экстракта в печь низкое FS030.

· Понижение давления сырья в печь PS149.

Автоматическая защита паровых и водогрейных котлов

· Понижение давления воздуха перед горелками (500 Па)

· Понижение тяги в топке с задержкой 10 сек. (50 Па)

· Повышение давления в барабане котла (4,8 Мпа)

· Повышение температуры перегретого пара с задержкой 1 мин (450оС)

· Отключение котла ключом аварийного останова.

Котлоагрегаты оборудованы следующими защитами, производящими локальные операции:

· Аварийный сброс воды из барабана котла - первая ступень действия защиты при перепитке котла +60 мм, открывается аварийный слив:

· Не воспламенение или погасание факела любоой горелки при растопке котла в течении 180 сек отсекается мазутовый тракт и тракт ШФЛУ

· Понижение давления ШФЛУ после регулирующего клапана (2кПа) отсекается тракт ШФЛУ

· Повышение давления ШФЛУ после регулирующего клапана (60кПа) отсекается мазутовый тракт

· Отключение горелки.

Компрессоры

1. Устройство и эксплуатация компрессоров и насосов

Они должны отвечать требованиям действующих нормативных документов и общих правил взрывобезопасности для взрывопожарных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств (ОПВ).

Компрессоры используемые для перемещения горючих, сжатых газов по надёжности и конструктивным особенностям выбираются с учётом критических параметров физико-химических свойств перемещаемых продуктов и параметров технологического процесса.

Порядок срабатывания систем блокировок компрессоров определяется программой (алгоритмом) срабатывания системы противоаварийной автоматической защиты технологической установки.

Компрессоры технологических блоков взрывопожароопасных производств, остановка которых при падении напряжения или кратковременном отключении электроэнергии может привести к отклонениям технологических параметров процесса до критических значений и развитию аварии, должны выбираться с учётом возможности их повторного автоматического пуска и оснащаться системами самозапуска электродвигателей. Время срабатывания системы самозапуска должно быть меньше времени выхода параметров за предельно допустимые значения.

ПРИКАЗ от 11 марта 2013 года N 96 Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств

4.5. Теплообменные процессы

4.5.1. Организация теплообмена, выбор теплоносителя (хладагента) и его параметров осуществляются с учетом физико-химических свойств нагреваемого (охлаждаемого) продукта в целях обеспечения необходимой теплопередачи, исключения возможности его перегрева и разложения.

4.5.2. Теплообменные процессы и теплообменное оборудование должны проектироваться и выбираться с учетом анализа возможных рисков образования взрывоопасных веществ вследствие взаимного проникновения и взаимодействия теплоносителя с технологической средой для того, чтобы предотвратить возможность возникновения аварийных ситуаций.

4.5.3. В теплообменном процессе не допускается применение теплоносителей, образующих при химическом взаимодействии с технологической средой взрывоопасные вещества.

В случае осуществления такого теплообменного процесса выбирается процесс с передачей тепла через стенку и предусматриваются методы и средства контроля и сигнализации о взаимном проникновении теплоносителя и технологического продукта, а также средства противоаварийной защиты, необходимые для безопасного проведения процесса.

4.5.4. В том случае, когда снижение уровня нагреваемой горючей жидкости в аппаратуре и оголение поверхности теплообмена могут привести к перегреву, высушиванию и разложению горючего продукта, развитию неуправляемых процессов, предусматриваются средства контроля и регулирования процесса, а также блокировки, прекращающие подачу греющего агента при понижении уровня горючего нагреваемого продукта ниже допустимого значения.

4.5.5. В поверхностных теплообменниках давление негорючих теплоносителей (хладагентов) должно превышать давление нагреваемых (охлаждаемых) горючих веществ. В случаях, когда давление негорючих теплоносителей равно или меньше давления нагреваемых (охлаждаемых) горючих веществ, следует предусматривать контроль за содержанием горючих веществ в негорючем теплоносителе.

4.5.6. В теплообменных процессах, в том числе и реакционных, в которых при отклонениях технологических параметров от регламентированных возможно развитие неуправляемых, самоускоряющихся экзотермических реакций, предусматриваются средства, предотвращающие их развитие.

4.5.7. В теплообменных процессах, при ведении которых возможны кристаллизация продукта или образование кристаллогидратов, предусматривается ввод реагентов, предотвращающих образование этих продуктов, применяются и другие меры, обеспечивающие непрерывность, надежность проведения технологических процессов и их взрывобезопасность.

4.5.8. При организации теплообменных процессов с огневым обогревом необходимо предусматривать меры и средства, исключающие возможность образования взрывоопасных смесей в нагреваемых элементах (змеевиках), топочном пространстве и рабочей зоне печи.

4.5.8.1. Противоаварийная автоматическая защита топочного пространства нагревательных печей обеспечивается:

системами регулирования заданного соотношения топлива, воздуха и водяного пара;

блокировками, прекращающими поступление газообразного топлива и воздуха при снижении их давления ниже установленных параметров, а также при прекращении электро(пневмо)снабжения контрольно-измерительных приборов и автоматики (далее - КИПиА);

средствами сигнализации о прекращении поступления топлива, а также воздуха при его принудительной подаче в топочное пространство;

средствами контроля за уровнем тяги и автоматического прекращения подачи топливного газа в зону горения при остановке дымососа или недопустимом снижении разрежения в печи, а при компоновке печных агрегатов с котлами-утилизаторами - системами по переводу на работу агрегатов без дымососов;

средствами автоматической или дистанционной подачи водяного пара или инертного газа в топочное пространство и в змеевики при прогаре труб. При осуществлении каталитических процессов, применяемых в нефтеперерабатывающих и нефтехимических производствах, подача пара в змеевики печей не допускается.

Технические решения по противоаварийной автоматической защите топочного пространства и змеевиков при прогаре труб нагревательных печей обосновываются в проектной документации.

4.5.8.2. Противоаварийная автоматическая защита нагреваемых элементов (змеевиков) нагревательных печей обеспечивается:

аварийным освобождением змеевиков печей от нагреваемого жидкого продукта при повреждении труб или прекращении его циркуляции;

блокировками по отключению подачи топлива при прекращении подачи сырья;

средствами дистанционного отключения подачи сырья и топлива в случаях аварий в системах змеевиков;

средствами сигнализации о падении давления в системах подачи сырья.

4.5.8.3. Для изоляции печей с открытым огневым процессом от взрывоопасной среды, образующейся при авариях на наружных установках или в зданиях, печи должны быть оборудованы паровой завесой или завесой в виде струйной подачи инертных газов, включающейся автоматически или дистанционно и обеспечивающей предотвращение контакта взрывоопасной среды с огневым пространством печи.

При включении завесы должна срабатывать сигнализация по месту и на щите оператора.

4.5.9. Топливный газ для нагревательных печей должен соответствовать регламентированным требованиям по содержанию в нем жидкой фазы, влаги и механических примесей. Предусматриваются средства, исключающие наличие жидкости и механических примесей в топливном газе, поступающем на горелки.

4.5.10. При организации теплообменных процессов с применением высокотемпературных органических теплоносителей (далее - ВОТ) предусматриваются системы удаления летучих продуктов, образующихся в результате частичного их разложения.

При ведении процесса вблизи верхнего допустимого предела применения ВОТ должен устанавливаться контроль за изменением состава теплоносителя; допустимые значения показателей состава ВОТ устанавливаются в технологическом регламенте на производство продукции.

4.5.11. Сушильный агент и режимы сушки выбираются с учетом взрывопожароопасных свойств высушиваемого материала, теплоносителя и возможности снижения взрывоопасности блока.

4.5.11.1. При проведении процесса сушки в атмосфере инертного газа необходимо предусматривать автоматический контроль содержания кислорода в инертном газе на входе и (или) выходе из сушилки (в зависимости от особенностей процесса).

На случай возможного превышения допустимой концентрации кислорода предусматривается автоматическая блокировка по остановке процесса сушки и разрабатываются другие меры, исключающие возможность образования взрывоопасных смесей в аппаратуре.

4.5.11.2. Сушка горючих материалов, способных образовывать взрывоопасные смеси с воздухом, должна осуществляться в атмосфере инертного газа.

При обоснованном техническом решении проведения процесса сушки в газовоздушной среде в сушильных агрегатах предусматриваются меры, исключающие поступление взрывоопасной смеси из сушилки в нагревательное устройство обратным ходом, и меры взрывопредупреждения процесса и взрывозащиты оборудования:

оснащение устройствами, исключающими искрообразование фрикционного (удар, трение) и электрического происхождения;

поддержание режима сушки, исключающего местные перегревы, образование застойных зон, увеличение времени нахождения высушиваемого материала в области высокой температуры и отложение продукта на стенках сушильных камер;

оснащение распылительных сушилок средствами автоматического отключения подачи высушиваемого материала и сушильного агента при прекращении поступления одного из них;

оснащение сушильных агрегатов средствами автоматического регулирования температуры высушиваемого материала и сушильного агента, а также блокировками, исключающими возможность повышения температуры выше допустимых значений (отключение подачи сушильного агента, включение подачи хладагента), в целях предупреждения термодеструкции и (или) загорания горючих продуктов;

осуществление подачи хладагента (холодного газа, воды) автоматически при достижении температуры высушиваемого материала выше допустимх значений.

4.5.12. При проведении процессов сушки горючих веществ под вакуумом предусматривается подача в рабочее пространство инертного газа (продувка инертным газом) перед пуском сушилки в работу, а также при ее остановке. Продолжительность подачи инертного газа определяется с учетом конкретных условий проведения технологического процесса и устанавливается в технологическом регламенте на производство продукции. Кроме того, сушильные агрегаты оснащаются системами автоматизации, исключающими возможность включения их обогрева при отсутствии или снижении вакуума в рабочем пространстве ниже допустимого.

4.5.13. Сушильные агрегаты для сушки горючих веществ оснащаются средствами пожаротушения. Способы пожаротушения должны исключать пылеобразование, выброс горючих продуктов в окружающую среду и образование взрывоопасных смесей как в аппаратуре, так и в рабочей зоне установки.

4.5.14. Сушильные установки, имеющие непосредственный контакт высушиваемого продукта с сушильным агентом, должны оснащаться устройствами очистки отработанного сушильного агента от пыли высушиваемого продукта и средствами контроля очистки. Способы очистки и периодичность контроля устанавливаются в инструкции по эксплуатации сушильных установок.