Противопожарная защита технологического процесса установки КТ 1/1, секция 001, блок висбрекинга гудрона «ОАО «Газпромнефть-ОНПЗ»

Важны и экономия топлива с разумным использованием тепла отходящих дымовых газов.

При проектировании трубчатых печей для нагрева нефтепродуктов в первую очередь должна реализовываться задача оптимального нагрева продукта по длине змеевика. Физические свойства потока, а также изменение фазового состояния - все это приводит к изменению теплопередачи от стенки трубы к продукту. Идеальная схема - подводить к каждому участку змеевика столько тепла, сколько поглощает поток сырья. Это исключает локальные перегревы как внутренней, так и наружной стенок труб. Здесь нужно упомянуть, что локальный перегрев приводит к образованию слоя кокса, часто к ненужному перегреву сырья с образованием газов разложения, а в дальнейшем и к прогару трубы и образованию аварийной ситуации. Таким образом, мы видим, что надежность и безопасность конструкции закладывается еще на стадии расчета и проектирования.

Особенно эти вопросы актуальны, когда проектируется печь, в которой должно нагреваться несколько технологических потоков.

В качестве примера трубчатой печи, в которой реализована схема заданного нагрева нескольких потоков сырья, является реакционная печь установки КТ-1/1 для нагрева гудрона П-701/1 ОАО «Газпромнефть-ОНПЗ». Конструкция печи, представленная на рисунке 3,выполнена в соответствии с требованиями базового проекта фирмы Shell.

Рис.3 Конструкция печи для нагрева гудрона

Печь включает в себя две радиантные камеры коробчатого типа с вертикальными змеевиками и подовым размещением горелок; продукты сгорания из обеих камер направляются в общую камеру конвекции с горизонтальными змеевиками. Дымовые газы собираются в газосборник и выводятся из печи через дымовую трубу, установленную на общем каркасе печи. Для достижения требуемого КПД 91,8% рядом с печью предусмотрена система утилизации тепла - воздухоподогреватель. Расстояние между радиантными камерами равно 5000 мм, что соответствует нормам РФ по обеспечению пожарной безопасности.

Сырьевой змеевик - четырехпоточный, выполнен из отечественных труб диаметром 127 мм, толщиной 11 мм, материал - сталь 13Х9М. Сырье вводится в верхние ряды конвективного змеевика диаметром 114 мм, толщиной 11 мм. проходит нисходящим потоком, нагреваясь со 160°С до 280°С и поступает в первую радиантную камеру, где размещается секция нагрева сырья. Здесь сырье нагревается до 420°С в условиях относительно интенсивного теплоподвода: среднее теплонапряжение в нагревательной секции 20198 ккал/(м/ч), длина каждого потока - 339, 6 м., время пребывания - 3,22 мин. Из нагревательной секции гудрон с помощью наружных перекидок поступает во вторую радиантную камеру - сокинг секцию, где происходит частичное крекирование сырья. Длина потоков здесь такая же, как и в первой секции, но поскольку тепловая мощность сокинг секции составляет 30% от мощности нагревательной секции, нагрев здесь протекает в более мягких условиях (qp=l4212 ккал/(мч)) при сравнительно меньшем приросте температуры стенки, что существенно для динамики коксообразования. Время пребывания в сокинг секции, где сырье нагревается с 420°С до 453°С, составляет 1,78 мин. На участке с температурой от 453°С до 500°С, где происходит реакция разложения и уплотнения, время пребывания равно 1,08 мин, что соответствует практическим рекомендациям для сырья заданной коксуемости - 15%. Для повышения скорости сырьевого потока на входе в змеевик подается турбулизатор (конденсат, t=90°C) из расчета 0,25% масс, на сырье. В печи установлены комбинированные дутьевые с двух ступенчатой подачей воздуха горелки фирмы Duiker: в нагревательной секции типа LN520 мощностью по 11 МВт, в сокинг секции типа LN420 мощностью 8 МВт. Для очистки золовых отложений на оребренных трубах конвективного змеевика предусмотрена установка 8 аппаратов (по 4 аппарата в два яруса по высоте камеры) обдувки паром выдвижного типа.

Характеристика печи:

Тепловая мощность 80,03 ГДж/ч

Температура продукта:

-на входе - 350 °С;

-на выходе - 500 °С ;

Давление:

-радиантного змеевика-9 кг·с/;

-конвекционного-25 кг с/;

Поверхность нагрева:

-радиантного змеевика - 632 ;

-конвекционного  змеевика -568 ;

Диаметр трубы:

-радиантного змеевика – 127 x 11;

-конвекционного  змеевика-114 x 11;

Число потоков:

-конвекционная  часть-4;

-радиантная часть – 2;

Воздухоподогреватель

Р=5 кг с/2, = 160 °С, = 280 °С;

Диаметр трубы:

воздухоподогреватель №1-114x6;

 воздухоподогреватель  № 2- 89x6.

Тип горелок ГП-2

Расход гудрона на каждый поток-17 /ч

Расход смеси бензина, фр 195-310 °С или 310-420 °С (на каждый поток)- 15 /ч; 17 /ч.

Давление - 23 кг с/;

Температура продукта из печи -500 °С

Температура дымовых газов на переходе из радиантной камеры в конвекционную - 860 °С.

 

4.  Причины возникновения аварийных ситуаций, меры их предупреждения и устранения

В связи со сложным воздействием различных факторов на материал стенок аппарата и на сам аппарат причины повреждения технологического оборудования делятся на три группы:

- повреждения, вызванные  механическими воздействиями;

- повреждения, вызванные  температурными воздействиями;

- повреждения, вызванные  химическими воздействиями.

В таблицы 1 показано количество опасных веществ в блоке МБТЭ.

Количество опасных веществ в блоке

Таблица 1

Наименование вещества	Количество вещества, т	Признаки идентификации
Бензин	7,87	Горючая жидкость
Гудрон	2748,69	Горючая жидкость
Дизельное топливо	8,74	Горючая жидкость
Мазут	9,18	Горючая жидкость

 

Применительно для рассматриваемого аппарата характерны наблюдаемые на практике виды выше указанных причин повреждения технологического оборудования:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1.  Повышение давления по потокам на входе сырья в печи

П-701/1,2

 

Датчики контроля давления PRA 7075, 7078, 7079, 7082, PRA 7076, 7077, 7080, 7081 ,мах- 23 кгс/см2.

Возможные причины:

1 .Закоксовывание змеевика печи в результате:

- повышения температуры  выше обусловленной технологическим

  регламентом;

- снижения расхода  по потокам, даже при небольших  температурах порядка 360°С;

Меры предупреждения: отключить печь и продуть водяным паром; если давление не падает остановить установку и произвести паровоздушный выжиг кокса.

2. Резко увеличилась  подача смеси фр. 195-310°С (310-420°С) + бензина+ПМС200А

Меры предупреждения: проверить работу приборов контроля на линии подачи смеси фр. 195-310°С (310-420°С), бензина и ПМС200А в змеевик печи; отрегулировать расходы вручную.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.  Колебание температуры газопродуктовой смеси по потокам из печей

П-701/1,2.

 

Возможные причины:

а) неудовлетворительная работа регуляторов температуры.

Меры предупреждения: наладить работу регуляторов

б) неравномерная подача сырья в печь.

Меры предупреждения:

- проверить работу  клапанов по подаче топлива  к форсункам и устранить неисправности;

- проверить работу  насосов Н-608/1,2, (1р,2р) устранить неполадки  или включить в работу резервные  насосы;

- проверить работу  регуляторов расхода сырья в  печь.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3.  Прекращение подачи сырья

 

Действия обслуживающего персонала при полном прекращении поступления сырья на блок:

При прекращении подачи сырья в продуктовые змеевики печей П-701/1,2 , необходимо:

- проверить срабатывание  блокировки по прекращению подачи  топлива на форсунки печей  П-701/1,2 (закрытие отсечных клапанов  на линии газообразного топлива  поз. SV-7067 .SV-7068; на линии подачи жидкого топлива поз. SV-7264,SV-7263);

- известить об  аварийной ситуации персонал  всех секций установки, работников  товарно-сырьевых парков связанных  с секцией С-001, диспетчера производства, руководство установки;

- перекрыть арматуру  на трубопроводах входа гудрона  в продуктовые змеевики печей  П-701/1-2;

- открыть арматуру  ручного действия на линии  подачи аварийного пара в продуктовые  змеевики печей П-701/1-2 для вытеснения  продукта из продуктового змеевика  по ходу продукта в К-701;

- прекратить подачу  турбулизатора в змеевики печей П-701/1,2 и в линию л.619/2;

- перекрыть запорную  арматуру на линиях газообразного  и жидкого топлива к каждой  форсунке печи П-601/1-2;.

- прекратить подачу  квенчинга в поток реакционной смеси на выходе из реакторов-испарителей поз. PV7069, PV7070.

 

 

 

 

 

4.4.  Прекращение подачи электроэнергии

 

Действия персонала:

- немедленно известить  об аварийной ситуации персонал  всех секций установки, работников  товарно-сырьевых парков, связанных  с секцией С-001, диспетчера;

- перекрыть арматуру  на подаче жидкого и газообразного  топлива к форсункам печей  П-701/1,2;

- дать водяной  пар в камеры сгорания П-701/1,2;

- дать водяной  пар на продувку змеевиков  П-701/1,2. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.5.  Прогар труб змеевиков П-701/1,2

 

При прогаре, не угрожающем непосредственно в ближайший момент разрушению змеевиков и металлоконструкций печей, когда отверстие в трубе мало и выходящий нефтепродукт полностью сгорает в виде "факела" не стекая на пол печи и не угрожая перегревом и закоксовыванием соседним трубам, блок нормально остановить, организовав постоянный контроль за состоянием прогоревшего и соседних змеевиков.

При прогаре, сопровождающемся пожаром, угрозой разрушения печи, стеканием нефтепродукта на пол печи, немедленно:

- поворотом соответствующего  ключа из операторной включить  блокировки по защите печей  при прогаре труб, которые закрывают  отсечные клапаны поз. SV 7263, 7264; SV 7067, 7068 жидкого и газообразного  топлива к печам;

- остановить насосы  Н-701,р, Н-709 подачи смеси фракции 195-310°С и нестабильного бензина в П-701/1,2;

После прекращения горения вылившегося нефтепродукта в печи:

- прекратить подачу пара на продувку в змеевики печей;

- перекрыть арматуру на выходе продукта из печей в Р-706/1,2;

- прекратить подачу перегретого пара в К-701, К-702;

- пар из пароперегревателей П-701/1,2 вывести на свечу;

- закрыть пар на паровую завесу и в камеры сгорания печей;

-    провести  операцию по откачке аппаратов  Р-706/1,2, П-701/1,2 и прокачке

трубопроводов с нефтепродуктами высокой вязкости.

 

 

 

 

 

4.6. Химический износ материала (коррозия)

 

Для правильной организации технологического процесса и выбора типа катализатора необходимо знать состав и количество микроэлементов. При нагревании сильно корродируют печные трубы, линии трубопроводов, теплообменная аппаратура.

Чтобы увеличить срок службы оборудования, на этих участках применяются более коррозионностойкие материалы-легированные стали Х5М и 0X13, латунь, сплав никеля и меди, называющийся монельметаллом. Для удешевления аппаратуры ее изготовляют из двухслойного металла - внутренняя, подверженная действию вредных соединений поверхность выполняется из легированного металла, а наружная - из углеродистой стали.

Меры предупреждения: наибольший эффект в борьбе с коррозией на установках дает применение специальных ингибиторов (замедлителей) коррозии. Ингибиторы, как правило, представляют собой органические вещества, которые образуют защитную пленку на поверхности металла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.7. Образования температурных напряжений или снижение

прочности свойств материала, стенок материала

 

Для аппаратов местные температурные напряжения могут иметь место в оголенных от теплоизоляции местах нагретой до высокой температуры корпуса печи и горячих трубопроводов. Разогретые участки этих аппаратов могут резко охлаждаться атмосферными осадками, холодным ветром. Во избежание этого теплоизоляция горячих аппаратов и трубопроводов должна быть всегда в исправном состоянии. Для огневой печи характерной причиной может быть прогар теплообменной поверхности (трубки с катализатором).

Этому способствует повышение температурного режима обогрева, отложения на трубках продуктов термического разложения, уменьшение скорости движения продукта. Особенно опасно непосредственное омывание пламенем трубок печи.

Меры предупреждения: во избежание этого применяют высококачественные трубки печи выполненные, из жароупорной стали. Автоматически регулируют температурный режим и следят, чтобы перепад давления продукта при прохождении через трубки печи был не больше установленной величины.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.8. Возможность  появления открытых источников  зажигания

 

Характерным источником зажигания на установке являются открытый огонь и сильно нагретые поверхности печи. Печи размещаются в непосредственной близости с другими аппаратами, поэтому при аварии пары и газы могут легко войти в соприкосновение с печью и воспламениться.

Пожар на блоке является, как правило, следствием аварийных ситуаций. 

Для предупреждения опасного проявления аппаратов огневого действия предусматривают следующие мероприятия:

- устройство экранов  в виде стен, выполненных из  негорючих материалов;

- теплоизоляция  высоконагретых поверхностей каркаса, продуктопроводов;

При аварии или возникновении пожара на блоке необходимо:

- вызвать пожарную  команду и газоспасательную службу, оповестить об аварии персонал  всех секций установки, диспетчера;

- установить причину  аварии и место загорания, отключить  вышедший из строя участок  трубопровода, аппарат;

- если не удается  ликвидировать пожар при работающем  блоке, то блок аварийно остановить, согласно "Плана локализации аварийных ситуаций" (ПЛАС).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Автоматическая система пожаротушения установки КТ-1/1

 

Автоматические установки пожаротушения проектируются с учетом общероссийских, региональных и ведомственных нормативных документов, действующих в этой области, а также строительных особенностей защищаемых зданий, помещений и сооружений, возможности и условий применения огнетушащих веществ исходя из характера технологического процесса производства.