пределах:

. при подогреве нефтей в печах типа «ПТБ-10» на УПН температура

продукта при выходе из печи достигает 60- 70°С , а давление в

трубах (на входе)— 15-16 атм;

. при прямой гонке нефтей температура продукта при выходе из печи

достигает 330—370°С , а давление в трубах (на входе)— 15 атм;

. при крекинг-процессах температура подогрева продукта может быть

более 500° С, а давление – 50- 70 атм;

. при гидрогенизации сланцевой смолы температура сырья повышается

до 460° С, а давление достигает 310 атм;

Работа трубчатых печей характеризуется постоянной циркуляцией по

змеевикам значительного количества горючей жидкости, нагреваемой до высокой

температуры (очень часто выше температуры самовоспламенения нефти , которая

находится в пределах от 250 до 320°С) и находящейся под большим внутренним

давлением, а также наличием в топочном пространстве источников открытого

огня.

Одновременно в змеевиках трубчатой печи (в зависимости от ее типа)

может находиться до 3- 15т горючей жидкости. Так как продукт в трубах

находится под большим давлением и при высокой температуре, каждая его

утечка может привести к серьезному пожару, получению ожогов обслуживающим

персоналом.

При выходе наружу из печи продукт сразу же воспламенится, если его

температура превышает температуру самовоспламенения. В противном случае

продукт может интенсивно испаряться и воспламенится после того, как пары

его будут затянуты в топочное пространство. Растекаясь по площадке и

попадая в траншеи и канализацию, горящий продукт приводит к распространению

огня на соседние аппараты и даже на соседние установки.

Попадая из змеевиков внутрь печи, продукт вызывает интенсивное

горение, которое может привести к деформации труб змеевика, обрушению стен

и свода, повреждению дымовых каналов и дымовой трубы. В этом случае огонь и

дым будут выбиваться из всех отверстий наружу и перегревать каркас, вызывая

его деформацию. Убытки от повреждения при пожаре могут быть большими, так

как сама печь является достаточно дорогостоящим сооружением.

При эксплуатации трубчатых печей, так же как и всех других печей,

возможны: взрывы в топочном пространстве; пожары в топочном пространстве;

пожары вне печи. Рассмотрим более подробно причины их возникновения.

II. Причины взрывов и пожаров в топочном пространстве печей

Причины взрывов в топочном пространстве печей различны. Главным

образом взрывы в топочном пространстве трубчатых печей могут происходить

при розжиге форсунок и по тем причинам, которые рассмотрены выше.

Взрывы при работе печи вследствие обрыва факелов пламени мало

вероятны, т.к. имеется на печах многоступенчатая система автоматики,

исключающая самопроизвольную подачу газа после обрыва факелов пламени.

Трудно предположить одновременное прекращение подачи и жидкого и

газообразного топлива. Так же мало вероятно одновременное засорение всех

форсунок.

Пожары в топочном пространстве печей возникают чаще всего в результате

прогара или разрыва труб. Повреждение труб змеевика представляет собой одну

из наиболее сильных аварий печи.

Змеевики трубчатых печей работают в очень тяжелых условиях. На них

одновременно и постоянно воздействуют высокие температуры и большие

внутренние давления. Кроме того, наблюдается коррозия материала под

действием продукта и дымовых газов и происходит механический износ

материала непрерывным потоком жидкости, в которой могут содержаться

взвешенные твердые частицы.

Поэтому к трубам печей предъявляют высокие требования в отношении их

прочности и стойкости против теплового, химического и механического

износов. Применение некачественных труб и нарушение нормального режима

работы приводят к быстрому износу металла. Решающее значение при прогаре

труб имеет перегрев металла в результате коксоотложений.

Трубопроводы, находящиеся в печи, подвержены неравномерному тепловому

воздействию. Средняя температура в радиантной камере примерно равна

950—1000° С, а в конвекционной камере — 500—600° С. Следовательно, стенки

радиантных труб нагреваются до более высокой температуры, чем стенки

конвекционных труб.

Высокая температура поверхности трубопровода вызывает термическое

разложение прилегающих к ней слоев жидкости. В результате термического

разложения образуется твердый пористый продукт — кокс, отлагающийся на

поверхности трубы. Чем выше температура, тем интенсивнее коксообразование.

Коксообразование в трубах зависит не только от температурного режима

работы, но и от скорости движения продукта по трубам. Как известно, при

турбулентном режиме скорость движения частичек жидкости по трубе

неодинакова. Частички жидкости, прилегающие к стенкам труб, движутся во

много раз медленнее, чем частички, находящиеся в среднем сечении. Толщина

пограничного слоя зависит от состояния поверхности трубы и средней скорости

движения жидкости. Чем шероховатее поверхность трубы и чем меньше скорость

движения жидкости, тем больше толщина почти неподвижного пограничного слоя.

Этот слой подвергается интенсивному перегреву и термическому разложению с

коксообразованием.

Скорость движения жидкости в трубах может снизиться в результате:

. уменьшения производительности насосов (снижение числа оборотов,

неисправность) или их остановки;

. неисправности редукционного клапана за печью или его закоксовывания;

. работы «на себя» центробежных насосов;

. аварии подводящих трубопроводов.

Особенно опасно полное прекращение циркуляции продукта, так как при

этом трубы быстро закоксовываются и выходят из строя. Процесс

закоксовывания пусть медленнее, но протекает даже при нормальных режимах

работы.

Поэтому нарушение сроков очистки труб от кокса может привести к их

прогару. Об интенсивном закоксовывании труб можно судить по следующим

признакам:

. повышению температуры топочных газов на перевале печи при том же

количестве сжигаемого топлива. Это происходит потому, что кокс,

отлагаясь на трубах, уменьшает коэффициент теплопередачи от дыма к

продукту. В результате уменьшается количество передаваемого жидкости

тепла, и дымовые продукты уходят в боров более нагретыми;

. повышению давления у питающих насосов при нормальном давлении на

выходе из печи или уменьшению давления на выходе из печи при

нормальном давлении у питающих насосов. Это объясняется тем, что

сопротивление труб увеличивается в результате уменьшения их сечения.

При достаточном опыте признаки прогара можно также определить

визуально. Нужно отметить, что разрыв труб вызывается не только прогаром,

но и другими причинами.

Сильный химический или механический износ материала труб может

привести к их разрыву даже при нормальном давлении и тем более это возможно

при повышенных давлениях.

Причиной усиленной коррозии металла с внешней стороны труб (со стороны

топочного пространства) является нарушение нормального режима топки, т. е.

работа с повышенным коэффициентом избытка воздуха, с избытком топлива или

работа на повышенных температурных режимах против нормального. Естественно,

что в большей степени этому виду износа подвержены центральные части

радиантных труб.

Усиленную коррозию металла с внутренней стороны труб, т. е. со стороны

продукта, вызывает наличие в нагреваемой жидкости повышенного количества

вредных химических примесей.

Например, нефть или каменноугольная смола не обладают коррозийными

свойствами по отношению к стали, но они могут содержать значительное

количество примесей в виде различного рода сернистых соединений (H2S; FeS),

свободной серы (S), хлористых солей и т. п., которые при определенных

условиях сильно изнашивают металл.

Примечание: Обьемная доля содержания сероводорода в газовой фазе (над

поверхностью жидкости) на УПН, ДНС-15,27,36 Гремихинского месторождения

по данным института УдмуртНИПИнефть составляет 2-2,5%, на других

месторождениях - не превышает 1%. Обьемная доля содержания растворенного

сероводорода в нефтепродукте по всем месторождениям в Удмуртии до- 0,02%

[ 5 ].

При гидролитическом разложении хлористых солей кальция и магния

(СаСl2; МgСl2) образуется соляная кислота, которая, взаимодействуя со

стенками аппарата, дает хлористое железо (FеСl3). При гидролитическом

разложении сернистых солей образуется сероводородная кислота (HS), которая,

взаимодействуя со стенками аппарата, превращается в сульфиды железа (FeS и

FeS 2).

Наиболее сильный химический износ, как показывает опыт, наблюдается по

концам труб на протяжении примерно 1 м от двойников. Поверхности труб на

этих участках очищаются от образующегося налета окислов вихревыми потоками

продукта, что и способствует лучшему взаимодействию коррозирующих агентов с

металлом.

Иногда трубы змеевика, не вызывающие опасности по наружному виду,

становятся причиной аварии вследствие внутренних дефектов металла или

механического износа внутренней поверхности стенок.

Так же как химическая коррозия, механическое истирание наиболее сильно

сказывается на концах труб, т. е. в местах изменения направления скоростей.

Совместное действие коррозии и эррозии может привести к заметному

уменьшению толщины стенок труб около двойников.

Внутреннее давление в системе повышается при нарушении нормального

режима работы насосов, подаче продукта поршневыми насосами в ококсованные

змеевики, неисправности редукционного клапана и т. п.

Особенно опасно для труб резкое изменение давления. Повреждение труб

может быть небольшим в виде свища и весьма значительным в виде разрывов

длиной в несколько десятков сантиметров. Естественно, что при этом в топку

изливается большое количество горючего продукта и происходит интенсивное

горение.

На практике отмечено много случаев повреждения труб из простой стали.

Особенно часто встречается прогар труб.

Так, на одном из крекинг-заводов в г.Перми произошел прогар

центральной трубы потолочного экрана печи легкого крекинга. Во внутренний

объем печи вылилось при этом около 8 т нефтепродукта. Деформировалось 12

труб потолочного экрана и шесть труб боковых экранов. Огонь угрожал

соседним аппаратам и насосной станции. Внутри печи огонь был потушен

водяным паром, около печи — пенной и распыленной водой. Печь была

остановлена на пять суток.

Внимание! При определении причины пожара нужно иметь в виду, что

разрыв в средней части трубы радиантной системы вызывается в основном

прогаром, а разрыв на конце трубы — уменьшением толщины стенок.

Интенсивное горение внутри топочного пространства, своего рода пожар,

возникает также при попадании в печь горючей жидкости через газовые

форсунки. При работе газовых форсунок, особенно в зимнее время, в газовой

линии может образоваться значительное количество конденсата, который вместе

с газом будет поступать в топку. Попадание жидкости в топку вызывает выброс

огня через имеющиеся проемы наружу и резкий скачок температуры в печи, что

приводит к частичному ококсовыванию труб.

На УПН Ижевского месторождения нефти 11 мая 2001г в 18 час 40 мин на

технологической установке- печи "ПП-1,6" произошел технологический

инцидент, который привел к пожару. Из-за розлива нефтепродукта горение

распространилось по площади до 13 кв. м. Неисправности технологического

оборудования были устранены только 15.05.01г к 18 час 30 мин. Простой

оборудования составил четверо суток.

Вероятной причиной инцидента явилась неисправность датчика уровня

жидкости (ДУЖ), предназначенного для контроля за уровнем нефтепродукта в

установке УПС-3000. Регламентные работы на установке своевременно не

проводились и датчик ДУЖ находился в не рабочем состоянии, т.к. поплавок

завис на направляющей в результате касания смотровой лестницы.

При переполнении УПС-3000 нефтепродукт попал по газовой линии в

газосушитель и далее по линии подачи попутного газа в газовую горелку печи

"ПП-1,6", где и воспламенился. Вытекший нефтепродукт в течение часа под

Страницы: 1, 2, 3, 4