Пожарная безопасность технологического процесса первичной переработки нефти Антипинского нефтеп (стр. 13 из 15)
Определим пропускную способность клапана:
, (5.11)где Р – давление в колонне, Па;
М – молекулярный вес жидкости;
Т – абсолютная температура паров, К;
F – рабочее сечение клапана, м2.
, (5.12)где d – наименьший диаметр прохода, м.
, 
.Пропускная способность предохранительного клапана обеспечит безопасную эксплуатацию колонны против повышения давления. Предохранительный клапан должен быть защищен от промерзания, прикипания или засорения рабочей средой. Проходное сечение подводящего патрубка, на котором устанавливается предохранительный клапан, должно быть не менее проходного сечения фланца со стороны входа продукта в предохранительный клапан. Направление сброса от предохранительного клапана должно осуществляться в дренажную емкость. Отвод паров из нее через конденсатор в атмосферу. Периодичность проверки клапана принимается – 6 месяцев при условии скорости коррозии материала деталей затвора более 0,2 мм/год.
Перед пуском в эксплуатацию предохранительные клапаны регулируются на установочное давление с одновременной проверкой на плотность запирания и разъемных соединений. Клапан считается отрегулированным, если он при заданном давлении и с применением в качестве контрольной среды воздуха открывается и закрывается с чистым резким хлопком.
5.4. Расчет системы паровой защиты трубчатых печей
Паровая защита трубчатых печей проектируется с учетом требований «Инструкции по проектированию перовой защиты трубчатых печей на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности». Она состоит из следующих четырех систем:
- наружной паровой завесы для предотвращения проникновения к печам или их отдельным опасным элементам «облака» горючей смеси при аварии на технологической установке;
- внутреннего пожаротушения для локализации и ликвидации пожара непосредственно в камерах печи при аварии или загорании в них нагреваемых продуктов, а также для продувки камер печи от горючих паров и газов перед розжигом и после остановки;
- эвакуации продукта для предотвращения экзотермического разложения и ококсования печных труб при повреждении (прогаре) труб или аварийном прекращении циркуляции продукта по змеевику;
- наружного пожаротушения с использованием переносных паровых шлангов для ликвидации возможных загораний аварийно выброшенных наружу жидких продуктов или топлива.
Данные системы паровой защиты подключаются самостоятельными паропроводами к распределительному коллектору соединенному подводящим паропроводом к паропроводной сети предприятия.
5.4.1. Система аварийной эвакуации продукта
По технологическому регламенту удаление продукта из змеевиков печи производится в ректификационные колонны, что не обеспечивает безопасное удаление продукта с установки. Система аварийной эвакуации предназначена для оперативного освобождения змеевика печи от нагреваемого продукта при повреждении труб или аварийном прекращении циркуляции продукта по змеевикам печи. Освобождение змеевика осуществляется водяным паром. По технологическому регламенту поступление пара в ректификационные колонны влечет за собой резкое увеличение давления, что может привести к аварии, поэтому освобождение жидкого продукта из печи необходимо производить в аварийную емкость. Схема подключения паропроводов и размещение управляющих задвижек должна обеспечивать свободный ввод и вывод продукта, подачу пара со стороны ввода сырья. Включение системы аварийной эвакуации продукта и переключения технологических задвижек предусматривается вручную или дистанционно в соответствии со сложившейся обстановкой. Диаметр паропроводов на систему аварийной эвакуации продукта принимаем равным 50 мм. Расчётное время работы системы аварийной эвакуации продукта принимаем равным 10 мин.
5.4.2. Система наружного паротушения
По технологическому регламенту система наружного паротушения на печах предусмотрена. Она предназначена для ликвидации загораний аварийно выброшенных наружу жидких продуктов находящихся в печи. На распределительном паропроводе системы наружного паротушения через 25 м по периметру печи, не ближе 5-7 м от неё, установлены стояки-краны с вентилями и устройствами для присоединения гибкого резинового шланга диаметром 25 мм, длиной 15 м .
Рассчитаем наружную паровую завесу для трубчатых печей Н-101, Н-102
Размер печей (4х5)х2 м.
Количество опасных сторон – 3
Высота опасной стороны – 4 м.
Количество локальных опасных зон – 6.
Диаметр локальной опасной зоны – 0,5 м.
Длина перфорированного паропровода по трем опасным сторонам составляет – 14 м.
Определяем диаметр выпускного отверстия по формуле [1]:
dотв=0,001 H (5.13)
где dотв– диаметр выпускного отверстия, мм;
Н – высота защищаемой зоны, мм.
dотв=0,001х4000=4 мм
Определим расстояние между выпускными отверстиями, в мм:
l=50 dотв=50х4=200 мм (5.14)
Определим количество отверстий в перфорированном паропроводе:
n= L / l +1 (5.15)
где L – длина перфорированного трубопровода, мм.
n=14000/200+1=71
Определим расход пара на завесу
Q=fd n i , (5.16)
где Q – расход пара на завесу, кг/с;
fd – площадь сечения выпускного отверстия, мм.
fd==3,14х (42/4)=12,6 мм2
i =100 кг/м2с – удельный расход пара.
Q=1,26х10-5х71х100=0,089 кг/с = 0,3 т/ч
Определим диаметр перфорированного паропровода:
dn=2х fd n =2х12,6х71 =59 мм.
Принимаем диаметр перфорированного паропровода 65 мм.
5.4.3. Расчет локальной завесы
Локальными опасными зонами на печи являются 4 горелки расположенные в днище печи и два взрывных клапана. Характерный размер всех зон Д=0,5 м.
Расстояние от выпускного отверстия до центра локальной защищаемой зоны принимаем:
х=2Д, (5.17)
где х – расстояние от выпускного отверстия до защищаемой зоны, мм;
Д – характерный размер защищаемой зоны, мм.
х=2х500 =1000 мм .
Диаметр выпускного отверстия для каждой локальной зоны определяется из условия обеспечения в плоскости защищаемой зоны на оси флегматизирующей концентрации водяного пара 35 %.
d=0,01x=0,01х1000 = 10 мм
Определим расход пара на завесу:
Q=fd n i =7,85х10-5х6х100= 0,047 кг/с = 0,17 т/ч.
В соответствии с рекомендацией п. 2.15 [13] в рассматриваемом случае локальную завесу применять не следует, так как она дает незначительное сокращение расхода пара по сравнению с непрерывной отражающей завесой.
5.4.4. Расчет подводящего паропровода
Гидравлический расчет подводящего паропровода производится из условия обеспечения максимально потребного расхода пара на одну из двух основных систем защиты.
При давлении пара в производственной котельной 1,2 МПа и в распределительном коллекторе 0,2 МПа среднее давление водяного пара составит 0,6 МПа, которому соответствует объем Vп=0,26 м3/кг (по i-s диаграмме на линии насыщения).
Конструктивно принимаем dтр= 110 мм.
Определяем фактическую скорость движения пара в паропроводе по формуле:
≤ [Wп], (5.18)где Wп – фактическая скорость движения пара, м/с;
Q – потребный расход пара, кг/;
[Wп] – максимальная скорость движения пара, равная 50 м/с.
<[50м/с]Условие неравенства выполняется.
Определим потери напора в паропроводе
, (5.19)где λ – коэффициент сопротивления трению;
lн – длина подводящего паропровода;
∑ζ – сумма коэффициентов местных сопротивлений.
.Потери напора существенно меньше допустимых потерь напора 1,2–0,2=1,0 МПа. Следовательно, на распределительном коллекторе давление превысит минимально заданное давление 0,2 МПа.
Паровая защита будет работать нормально с некоторым превышением расчетных защитных характеристик.
6 Обоснование экономической эффективности от внедрения системы наружной паровой завесы трубчатых печей
Экономическая задача
На установке БНПУ эксплуатируется две трубчатые печи. Технологические печи являются одними из основных аппаратов в производственной цепи. В настоящее время трубчатые печи не в полном объеме защищены от проникновения со стороны технологического оборудования и аппаратов взрывоопасных смесей. При контакте с открытым огнем произойдет взрыв, что приведет к разрушению печи. По проведенным расчетам предполагается вариант защиты печей паровой завесой с опасных сторон.