Способ объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева и установка для его осуществления

 

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть применено для тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева. В способе объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева огнетушащим веществом в качестве огнетушащего вещества применяют жидкую двуокись углерода, подачу которой в печь для подогрева нефти осуществляют поэтапно, вначале до прекращения горения нефти, затем с задержкой по времени подают вторую порцию жидкой двуокиси углерода до понижения температуры в печи для подогрева ниже температуры вспышки нефти. Установка для объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева, содержащая резервуар с огнетушащим веществом, соединенный трубопроводами с печью для подогрева нефти, снабжена холодильными агрегатами, соединенными с резервуаром, в котором установлены нагревательные элементы, соединенные с шкафом управления, содержащим весовой терминал и соединенным через запорно-пусковое устройство с резервуаром и с распылителями, установленными в печи для подогрева нефти, при этом шкаф управления соединен также с пультом приемно-контрольным охранно-пожарным пусковым, связанным с пультом диспетчера и пультом дистанционного пуска, в дымовых трубах печи для подогрева нефти установлены устройства для перекрытия труб, содержащие пневмоклапаны, соединенные через импульсные трубопроводы с пусковым газовым баллоном, соединенным с пультом приемно-контрольным охранно-пожарным пусковым, соединенным, в свою очередь, с путевыми выключателями, входящими в устройство для перекрытия труб, и с ручным пожарным извещателем, установленным в безопасной зоне около печи подогрева нефти. Технический результат от использования изобретения заключается в снижении взрывоопасности при аварийном проливе нефти внутри печи для ее подогрева, повышении надежности пожаротушения и снижении его стоимости. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть применено для тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева.

Сырую нефть перед пуском в ректификационную колонну для перегонки подогревают до температуры 200-250°С в печах для подогрева (Технологический регламент и инструкция по эксплуатации ПБ-20.00.00.000.ТО).

По конструкции печи данного типа представляют собой узкокамерные печи с верхним отводом дымовых газов, центральным горизонтальным экраном и излучающими стенами из беспламенных панельных горелок. Нефть поступает в верхние трубы теплообменника камеры конвекции и, выходя из нижних труб этой камеры, попадает в камеру радиации. Топливный газ поступает в панельные горелки, собранные в две стены, находящиеся напротив друг друга, что обеспечивает двухстороннее облучение теплообменника.

В условиях эксплуатации возможны утечки перегоняемой нефти внутри печи вследствие прогара и образования трещин или свищей на поверхности труб теплообменника. Наиболее опасной аварией может быть полная разгерметизация труб теплообменника, в результате которой во внутреннее пространство печи может попасть значительное количество нефти. Опасность взрыва, хлопка и разгерметизации трубопровода и пролива нефти связана с наличием внутри печи нагретых выше значения температуры самовоспламенения паров нефти поверхности труб теплообменника и внутренних поверхностей конструкции печи. Наименьшее значение температуры самовоспламенения паров для минерального масла, входящего в состав нефти, составляет 230-235°С. Справочник "Пожарная опасность веществ и материалов".- М.: Химия. Т.1, 2. 1991.

Известен способ тушения пожара легковоспламеняющихся жидкостей, включающий подачу и распыливание жидкого хладона (Баратов А.Н. и др. Пожаротушение на предприятиях химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. - М.: Химия, 1971, с.363).

Недостатком известного способа является то, что при высоких температурах хладоны способны разлагаться с выделением токсичных веществ.

Известен способ тушения пожара с использованием углекислого газа (А.с. СССР №1806795, кл. А 62 С 3/06, опубл. 07.04.93). Однако при использовании известного способа для горящей нефти внутри печи для ее подогрева необходимо большое здание для хранения баллонов с углекислым газом. Недостатком является также сложность обслуживания оборудования.

Известен способ тушения легковоспламеняющихся жидкостей в резервуаре, заключающийся в подаче жидкой двуокиси углерода под слой жидкости (А.С. СССР №1299599, кл. А 62 С 3/12, опубл. 30.03.87). Однако для тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева способ малоэффективен из-за незначительной высоты слоя разлившейся нефти и попадания ее на поверхности ограждающих конструкций печи и теплообменников.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа, является способ тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева, в котором в качестве огнетушащего состава используется пар (Инструкция по проектированию паровой защиты технологических печей на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Утверждена Министерством нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и согласована с ГУ ГПС МВД СССР, 1976).

Установка для осуществления этого способа включает котельную или тепловой пункт, паропроводы (прямой и обратный), запорную арматуру.

Недостатком известного способа и установки является недостаточная эффективность и высокая стоимость пожаротушения, поскольку в период неотопительного сезона для нужд пожаротушения приходится держать в режиме эксплуатации котельную.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, - создание эффективного, экономичного способа и установки для тушения горящей внутри печи нефти.

Технический результат от использования изобретения заключается в снижении взрывоопасности при аварийном проливе нефти внутри печи для ее подогрева, повышении надежности пожаротушения и снижении его стоимости.

Указанный результат достигается тем, что в способе объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева огнетушащим веществом, в качестве огнетушащего вещества применяют жидкую двуокись углерода, подачу которой в печь для подогрева нефти осуществляют поэтапно, вначале до прекращения горения нефти, затем с задержкой по времени подают вторую порцию жидкой двуокиси углерода до понижения температуры в печи для подогрева ниже температуры вспышки нефти.

Указанный результат достигается также тем, что установка для объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева, содержащая резервуар с огнетушащим веществом, соединенный трубопроводами с печью для подогрева нефти, снабжена холодильными агрегатами, соединенными с резервуаром, в котором установлены нагревательные элементы, соединенные с шкафом управления, содержащем весовой терминал и соединенным через запорно-пусковое устройство с резервуаром и с распылителями, установленными в печи для подогрева нефти, при этом шкаф управления соединен также с пультом приемно-контрольным охранно-пожарным пусковым, связанным с пультом диспетчера и пультом дистанционного пуска, в дымовых трубах печи для подогрева нефти установлены устройства для перекрытия труб, содержащие пневмоклапаны, соединенные через импульсные трубопроводы с пусковым газовым баллоном, соединенным с пультом приемно-контрольным охранно-пожарным пусковым, соединенным в свою очередь с путевыми выключателями, входящими в устройство для перекрытия труб, и с ручным пожарным извещателем, установленным в безопасной зоне около печи подогрева нефти.

Жидкая двуоокись углерода - бесцветная жидкость без запаха, нетоксична. невзрывоопасна. При выпуске из емкости для хранения превращается в газ и снег с температурой -78,5°С

Способ может быть реализован с помощью установки, изображенной на чертеже.

Установка для объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева содержит резервуар 1 изотермический для жидкой двуокиси углерода с установленными в ней нагревательными элементами 2, один из которых резервный, соединенные с шкафом управления 3. С резервуаром 1 связаны два холодильных агрегата 4, один из которых резервный. Шкаф управления 3 соединен с резервуаром 1 через запорно-пусковое устройство 5, которое магистральными трубопроводами соединено с распылителями б, установленными в печи 7 подогрева нефти. Шкаф управления 3 соединен с пультом 8 приемно-контрольным охранно-пожарным пусковым, установленным в подогреваемом контейнере 9 и связанным с пультом 10 диспетчера и с пультом 11 дистанционного пуска. В печи 7 подогрева нефти в дымовых трубах 12 установлены устройства 13 для перекрытия труб, содержащие пневмоклапаны 14, соединенные через импульсные трубопроводы 15 с пусковым газовым баллоном 16, который соединен с пультом 8 приемно-контрольным охранно-пожарным пусковым. Пульт 8 соединен также с путевыми выключателями 17, и с ручным извещателем 18, установленным в безопасной зоне около печи подогрева нефти.

Установка работает следующим образом. Оператор печи определяет возгорание нефти в печи подогрева визуально по появлению из дымовых труб 12 дыма черного цвета. Посредством ручного извещателя 18 через пульт 8 приемно-контрольный охранно-пожарный пусковой он подает сигнал о пожаре на пульт 10 диспетчеру, который принимает решение о тушении пожара. Вначале он отключает подачу нефти и газа в печь для подогрева нефти. Сигнал с пульта 10 диспетчера поступает через пульт 8 приемно-контрольный охранно-пожарный пусковой на пусковой газовый баллон 16. Рабочим газом в баллоне 16 является азот, находящийся под давлением 8,0 МПа. Азот по импульсным трубкам поступает на пневмоклапаны 14, которые приводят в действие устройство 13 для перекрытия труб. После того, как дымовые трубы перекроются, сигнал с пускового выключателя 17 поступает на пульт 8, который формирует сигнал на запуск системы пожаротушения через шкаф управления 3. Сигнал запуска длительностью 10 с выдается с задержкой запуска по времени от 10 до 99 с. Со шкафа управления 3 формируется сигнал на запорно-пусковое устройство 5, которое открывает доступ жидкой двуокиси углерода из резервуара 1 по магистральным и распределительным трубопроводам в распылители 6, и далее в печь 7 для подогрева нефти на тушение пожара.

Весовой терминал (на чертеже не показан), установленный в шкафу управления 3, регулирует вес выпущенной жидкой двуокиси углерода и при ее количестве, определенном расчетным путем, достаточном для прекращения горения, ее подача прекращается по сигналу с шкафа управления 3 на запорно-пусковое устройство 5. Через 10-15 мин выдержки сигнал со шкафа управления 3 снова поступает на запорно-пусковое устройство 5 и из резервуара 1 вторая порция жидкой двуокиси углерода поступает по магистральным и распределительным трубопроводам в распылители 6 и далее в печь 7 для подогрева нефти. Количество поступающей жидкой двуокиси углерода регулируется весовым терминалом в шкафу управления 3, и при ее количестве, равном количеству первой выпущенной порции жидкой двуокиси углерода, достаточном для понижения температуры в печи 7 для подогрева нефти ниже температуры вспышки нефти (86°С), ее подача прекращается по сигналу с шкафа управления 3 на запорно-пусковое устройство 5. Система магистральных и распределительных трубопроводов выполняется из труб стальных бесшовных холоднодеформированных по ГОСТ 8734-75.

Резервуар изотермический для жидкой двуокиси углерода представляет собой горизонтальный двухстенный цилиндрический аппарат, состоящий из внутреннего сосуда, тепловой изоляции и кожуха. Сосуд, внутри которого находится жидкая двуокись углерода, изготовлен из аустенитовой нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т и имеет следующие патрубки (см. чертеж): выпуск - для выдачи жидкой двуокиси углерода из резервуара через задорно-пусковое устройство; жидкость - для заправки резервуара жидкой двуокисью углерода; газ - для выравнивания давления в резервуаре и транспортной цистерне при заправке резервуара жидкой двуокисью углерода и сброса давления из резервуара; патрубок для установки штанги с электронагревателем, предохранительной арматуры, измерительных трубопроводов; патрубки для подсоединения холодильных агрегатов к емкости.

Патрубки выполнены из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т. Пространство между кожухом и сосудом, называемое теплоизоляционной полостью, отвакуумировано и заполнено перлитом. Для поддержания температуры жидкой двуокиси углерода при температуре окружающего воздуха ниже минус 20°С во внутреннем сосуде установлены два нагревателя, один из которых резервный. Электронагреватель представляет собой нагревательную секцию СНО-1, закрепленную на трубе. Подвод электропитания осуществляется через электрический соединитель, вмонтированный во фланец трубы.

Запорно-пусковое устройство состоит из последовательно соединенных между собой гибкого металлорукава, шарового крана с ручным приводом, крана шарового с электропневмоприводом, баллона емкостью 40 л с запорным устройством электроконтактного манометра, устройства местного пуска и опорной стойки. Запорно-пусковое устройство устанавливается на опорной стойке, не связанной жестко с резервуаром. Металлорукав предназначен сводить к минимуму погрешность показаний весового терминала при перемещении резервуара относительно стационарно установленного на опорной стойке запорно-пускового устройства, вызванного температурой окружающей среды, заправкой или выходом жидкой двуокиси углерода из резервуара.

Краны шаровые предназначены для хранения и выпуска жидкой двуокиси углерода с помощью электропневматического и ручного пуска. При эксплуатации модуля кран шаровой с ручным приводом находится в открытом положении и перекрывает трубопровод только во время проведения регламентных работ. Кран шаровой с электропневмоприводом находится в закрытом положении и открывается только при необходимости подачи жидкой двуокиси углерода в печь для подогрева нефти.

Для открытия и закрытия крана шарового с электропневмоприводом от электрического или механического импульса имеется баллон емкостью 40 л, в котором хранится азот под давлением от 5,0 до 8,0 МПа. Два холодильных агрегата, один из которых резервный, с необходимым оборудованием предназначены для поддержания давления в резервуаре с жидкой двуокисью углерода. В случае отказа основного холодильного агрегата включается резервный. Шкаф управления представляет собой каркасную конструкцию настенного исполнения с передней дверью. Внутри шкафа расположена коммутационно-защитная аппаратура, на двери размещен весовой терминал ТВ-003/05 Д, световые индикаторы и переключатели управления работой холодильных агрегатов и электронагревателей. В качестве распределителей могут быть использованы, например, типа РУ-А-80, пульта приемно-контрольного охранно-пожарного пускового, пульта диспетчера, пульта дистанционного пуска- комплект приборов “Poca-2SL”. Устройство для перекрытия труб может быть выполнено, например, щитовым затвором с электропневмопуском, ручной пожарный извещатель -ИПР-3С. Оборудование размещено в утепленном контейнере, например, металлическом.

Для успешного практического применения предлагаемого способа необходимо в резервуаре изотермическом для жидкой двуокиси углерода иметь ее резервный запас в количестве, равном количеству выпущенных при пожаротушении двух порций, а также дополнительно для поддержания ее давления в резервуаре не менее 10 бар, поскольку при давлении 4,2 бар двуокись углерода из жидкой фазы переходит в твердую.

Норма расхода жидкой двуокиси углерода (согласно НПБ 22-96 "Установки газового пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования. - М.: ГЦГПС МВД РФ, 1977) с учетом наличия в нефти различных углеводородов, в том числе фракции, соответствующей бензину, керосину и других, составляет 0,7 кг/м. Кроме того, учитываются коэффициенты (утечки, потери из-за негерметичности печи), равные 10% от значения огнетушащей концентрации. Время выпуска в защищаемый объем жидкой двуокиси углерода составляет 60 сек для однократной порции. Время выдержки (10-15 мин) после пуска первой порции жидкой двуокиси углерода определяется негерметичностью ограждающих строительных конструкций печи.

Пример осуществления способа.

Способ объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева был испытан при сдаточных испытаниях системы пожаротушения печей ПБ-20 для НГДУ “Джалилнефть” АО “Татнефть”. Расчетная масса М_р жидкой двуокиси углерода, предназначенной для тушения пожара, определялась по формуле

М_р=K_{1 ·} V_p · ρ₁(1+K₂)ln[100/(100-С_н)],

Vρ - расчетный объем защищаемой печи;

K₁ - коэффициент, учитывающий утечки огнетушащего вещества из резервуара через неплотности в запорной арматуре, согласно нормативным документам равный 1,05;

К₂ - коэффициент, учитывающий потери газового состава через негерметичности ограждающих конструкций печи, равный 15,85;

ρ₁ - плотность газового огнетушащего состава с учетом высоты защищаемого объекта относительно уровня моря, равная 0,644 кг/м. Таким образом, М_р=1,05 · 441,0 · 0,644 · (1+15,85)ln[100/(100-39)]=2484 кг.

Общий расчетный расход жидкой двуокиси углерода составит 2484·3=7452 кг, в том числе рабочая масса на два пуска 4968 кг и резервная на один пуск 2484 кг. Номинальная масса жидкой двуокиси углерода, заправляемой в модуль изотермический МИЖУ-10/2,2 составляет не более 9780 кг, тогда остаток жидкой двуокиси углерода в емкости составит 2328 кг.

Испытания показали высокую эффективность способа, его простоту и экономичность.

Установка может быть использована для тушения пожара в нескольких печах для подогрева нефти. В этом случае установка дополняется распределительными устройствами по количеству печей, установленными между печами для подогрева нефти и запорно-пусковыми устройствами.

Таким образом, предлагаемый способ и установка для объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева позволяют снизить взрывоопасность при аварийном проливе нефти за счет увеличения времени сохранения взрывобезопасной концентрации жидкой двуокиси углерода, повысить надежность пожаротушения, поскольку заполнение огнетушащим веществом происходит более равномерно, и снизить эксплуатационные затраты и топливно-энергетические ресурсы за счет исключения применения пара.

Формула изобретения

1. Способ объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева огнетушащим веществом, отличающийся тем, что в качестве огнетушащего вещества применяют жидкую двуокись углерода, подачу которой в печь для подогрева нефти осуществляют поэтапно, вначале до прекращения горения нефти, затем с задержкой по времени подают вторую порцию жидкой двуокиси углерода до понижения температуры в печи для подогрева ниже температуры вспышки нефти.

2. Установка для объемного тушения горящей нефти внутри печи для ее подогрева, содержащая резервуар с огнетушащим веществом, соединенный трубопроводами с печью для подогрева нефти, отличающаяся тем, что она снабжена холодильными агрегатами, соединенными с резервуаром, в котором установлены нагревательные элементы, соединенные с шкафом управления, содержащим весовой терминал и соединенным через запорно-пусковое устройство с резервуаром и с распылителями, установленными в печи для подогрева нефти, при этом шкаф управления соединен также с пультом приемно-контрольным охранно-пожарным пусковым, связанным с пультом диспетчера и пультом дистанционного пуска, в дымовых трубах печи для подогрева нефти установлены устройства для перекрытия труб, содержащие пневмоклапаны, соединенные через импульсные трубопроводы с пусковым газовым баллоном, соединенным с пультом приемно-контрольным охранно-пожарным пусковым, соединенным, в свою очередь, с путевыми выключателями, входящими в устройство для перекрытия труб, и с ручным пожарным извещателем, установленным в безопасной зоне около печи подогрева нефти.

РИСУНКИ

Рисунок 1