Помощь студентам в учебе
Исследование и разработка эффективных методов обеспечения безопасной эксплуатации факельных систем (на примере ПАО "Тольяттиазот")
|
ОПРЕДЕЛЕНИЯ 3
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Теоретические основы обеспечения безопасности при эксплуатации
факельных систем 9
1.1 Понятие факельных систем. Основы классификации и конструкция
основных элементов системы 9
1.2 Обзор научных исследований в области факельных систем 20
2 Методы обеспечения безопасной эксплуатации 23
2.1 Особенности процесса обеспечения безопасной эксплуатации 23
2.2 Аварии на факельных установках 38
2.3 Изучение методов обеспечения безопасности 47
2.3.1. Основные задачи обеспечения безопасной эксплуатации 47
2.3.2. Инертные газы 48
2.3.3. Процесс продувки факельных туб 50
2.3.4. Применение огнепреградителей на факельных линиях 52
2.3.5. Применение водяных предохранительных затворов и газозатворов 54
2.3.6. Приборы контроля наличия факела 55
2.3.7. Системы подавления взрыва 65
2.3.8. Применение лабиринтных уплотнителей 68
3 Внедрение метода обеспечения безопасной эксплуатации с использованием
струйного затвора на примере ПАО «Тольяттиазот» 72
3.1 Анализ факельной системы ПАО «Тольяттиазот» 72
3.2 Применение факельного оголовка соструйным затвором с целью улучшения
безопасной эксплуатации 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 86
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Теоретические основы обеспечения безопасности при эксплуатации
факельных систем 9
1.1 Понятие факельных систем. Основы классификации и конструкция
основных элементов системы 9
1.2 Обзор научных исследований в области факельных систем 20
2 Методы обеспечения безопасной эксплуатации 23
2.1 Особенности процесса обеспечения безопасной эксплуатации 23
2.2 Аварии на факельных установках 38
2.3 Изучение методов обеспечения безопасности 47
2.3.1. Основные задачи обеспечения безопасной эксплуатации 47
2.3.2. Инертные газы 48
2.3.3. Процесс продувки факельных туб 50
2.3.4. Применение огнепреградителей на факельных линиях 52
2.3.5. Применение водяных предохранительных затворов и газозатворов 54
2.3.6. Приборы контроля наличия факела 55
2.3.7. Системы подавления взрыва 65
2.3.8. Применение лабиринтных уплотнителей 68
3 Внедрение метода обеспечения безопасной эксплуатации с использованием
струйного затвора на примере ПАО «Тольяттиазот» 72
3.1 Анализ факельной системы ПАО «Тольяттиазот» 72
3.2 Применение факельного оголовка соструйным затвором с целью улучшения
безопасной эксплуатации 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 86
Технический прогресс влечет за собой увеличение доли сырьевых ресурсов, которые вовлекаются в промышленное производство, что приводит к растущему количеству выбросов токсичных, вредных взрывоопасных веществ в атмосферу. Химическое производство использует и перерабатывает большое количество токсичных, взрывоопасных и горючих веществ. Происходит загрязнение окружающей среды веществами, которые преобразуются в относительно экологически безопасные продукты. Предотвратить это позволяет использование факельных установок, на которых происходит сжигание сбросных газов. Они активно применяются на многих промышленных предприятиях, в том числе на нефтехимических, химических и нефтяных.
Эксплуатация факельных установок направлена на решение следующей задачи:
«Основная задача факельных установок - природоохранная. Они предназначены для обезвреживания путем сжигания горючих (взрывоопасных) газов (паров), поступление которых в атмосферу может привести, прежде всего, к взрыву и пожару, а также к вредному воздействию на человека». [30]
На данный момент в разных отраслях промышленности активно применяются факельные системы и установки различных конструкций и модификаций в зависимости от технологических процессов.
При разработке новых видов ФУ решают следующие задачи:
- обеспечение максимально возможного объема сжигания газов сброса;
- устойчивая работа факела, во время изменений расходов и характеристик составов газа сброса;
- снижения опасности влияния сильных порывов ветра на горение;
- средства розжига и их улучшение;
- средства сигнализации и индикации, позволяющие контролировать пламя дежурных горелок;
- предоствращение возможности попадания взрывоопасных смесей
обратно в факельную систему.
Существуют основные направления работы по улучшению и развитию ФС, они заключены в исследовании старых и разработке новых методов обеспечения безопасной работы. Методы включают в себя технические и конструктивные решения: датчики, производящие индикацию наличия пламени на дежурных горелках, специальные средства и методы розжига, устройства защиты от сильных порывов ветра, устройства защиты воздействия огня факела. Так же разрабатываются методы численного решения выше описанных задач, которые так же позволяют снизить ресурсы и время, которые затрачиваются на проведение исследований на промышленных образцах.
Решению данных задач и методов и будет посвящена данная работа. Объектами исследования взяты ФУ и способы их безопасной эксплуатации, рассмотрены методы обеспечения безопасности с использованием таких конструктивных составляющих, как лабиринтные уплотнители, струйные затворы огнепреградители, водяные затворы и приборы контроля наличия факела.
Актуальность данной темы заключается в важности обеспечения безопасной эксплуатации ФС на объектах, занимающихся добычей, получением, перерабатыванием, использованием, образованием, транспортированием, хранением и уничтожением взрывоопасных, горючих веществ.
Факельные установки - это технологическое оборудование повышенной опасности. Это связано с высоким риском возникновения опасных аварийных ситуаций. Смеси из горючего газа и воздуха, которые образовываются в системе, приводят к риску [18] взрыва. Если к образованной смеси, в определенной концентрации, добавляют инертный газ, она теряет горючие свойства. Необходимая концентрация зависит от типа газа и его состава, и варьируется от 50 до 75 %.
Процесс образования выше описанной смеси активируется, как правило, при проникновении кислорода в внутрь установки. Данное явление может наблюдаться, в случае, если при возникающих сильных порывах ветра, скорость потока остается небольшой. Воздух в установку, как правило, проникает через срез трубы, либо негермитичности оборудования.
Цель исследования - Разработка и внедрение метода обеспечения безопасной эксплуатации факельной системы на примере ПАО «Тольяттиазот», путем проведения исследований и изучений основных задач в области обеспечения безопасности факельных установок и методов их решения.
Задачи исследования:
1. Комплексно изучить понятие факельная система и разобрать основные конструктивные особенности, обеспечивающие безопасную эксплуатацию.
2. Изучить научные исследования в области факельных систем.
3. Изучить особенности процесса обеспечения безопасной эксплуатации.
4. Изучить опыт аварийных ситуаций на факельных системах, оценить риски и основные направления исследований.
5. Внедрить техническое решение через проведения анализа факельной установки ПАО «Тольяттиазот».
Предметом исследования являются факельные системы и их эксплуатация.
Научная новизна исследования полученных результатов заключается в том, что на основе изучения методов обеспечения безопасной эксплуатации и оценке возможных рисков возникновения аварийных ситуаций разработан метод обеспечения безопасности, позволяющий снизить эти риски.
Теоретическая и практическая значимость результатов работы состоит в том, что с помощью внедрения метода обеспечения безопасной эксплуатации с использованием струйного затвора повышается безопасность функционирования факельного оголовка и всей системы в целом.
Предложенный альтернативный метод:
- позволит сократить риски возникновения аварийных ситуаций;
- увеличит срок службы факельной установки, снизит уровень теплового излучения;
- снизит расход затворного газа для предотвращения внутреннего горения.
Результаты работы могут быть применены для модернизации как факельных систем в целом, так и при изменении отдельных конструктивных особенностей.
Эксплуатация факельных установок направлена на решение следующей задачи:
«Основная задача факельных установок - природоохранная. Они предназначены для обезвреживания путем сжигания горючих (взрывоопасных) газов (паров), поступление которых в атмосферу может привести, прежде всего, к взрыву и пожару, а также к вредному воздействию на человека». [30]
На данный момент в разных отраслях промышленности активно применяются факельные системы и установки различных конструкций и модификаций в зависимости от технологических процессов.
При разработке новых видов ФУ решают следующие задачи:
- обеспечение максимально возможного объема сжигания газов сброса;
- устойчивая работа факела, во время изменений расходов и характеристик составов газа сброса;
- снижения опасности влияния сильных порывов ветра на горение;
- средства розжига и их улучшение;
- средства сигнализации и индикации, позволяющие контролировать пламя дежурных горелок;
- предоствращение возможности попадания взрывоопасных смесей
обратно в факельную систему.
Существуют основные направления работы по улучшению и развитию ФС, они заключены в исследовании старых и разработке новых методов обеспечения безопасной работы. Методы включают в себя технические и конструктивные решения: датчики, производящие индикацию наличия пламени на дежурных горелках, специальные средства и методы розжига, устройства защиты от сильных порывов ветра, устройства защиты воздействия огня факела. Так же разрабатываются методы численного решения выше описанных задач, которые так же позволяют снизить ресурсы и время, которые затрачиваются на проведение исследований на промышленных образцах.
Решению данных задач и методов и будет посвящена данная работа. Объектами исследования взяты ФУ и способы их безопасной эксплуатации, рассмотрены методы обеспечения безопасности с использованием таких конструктивных составляющих, как лабиринтные уплотнители, струйные затворы огнепреградители, водяные затворы и приборы контроля наличия факела.
Актуальность данной темы заключается в важности обеспечения безопасной эксплуатации ФС на объектах, занимающихся добычей, получением, перерабатыванием, использованием, образованием, транспортированием, хранением и уничтожением взрывоопасных, горючих веществ.
Факельные установки - это технологическое оборудование повышенной опасности. Это связано с высоким риском возникновения опасных аварийных ситуаций. Смеси из горючего газа и воздуха, которые образовываются в системе, приводят к риску [18] взрыва. Если к образованной смеси, в определенной концентрации, добавляют инертный газ, она теряет горючие свойства. Необходимая концентрация зависит от типа газа и его состава, и варьируется от 50 до 75 %.
Процесс образования выше описанной смеси активируется, как правило, при проникновении кислорода в внутрь установки. Данное явление может наблюдаться, в случае, если при возникающих сильных порывах ветра, скорость потока остается небольшой. Воздух в установку, как правило, проникает через срез трубы, либо негермитичности оборудования.
Цель исследования - Разработка и внедрение метода обеспечения безопасной эксплуатации факельной системы на примере ПАО «Тольяттиазот», путем проведения исследований и изучений основных задач в области обеспечения безопасности факельных установок и методов их решения.
Задачи исследования:
1. Комплексно изучить понятие факельная система и разобрать основные конструктивные особенности, обеспечивающие безопасную эксплуатацию.
2. Изучить научные исследования в области факельных систем.
3. Изучить особенности процесса обеспечения безопасной эксплуатации.
4. Изучить опыт аварийных ситуаций на факельных системах, оценить риски и основные направления исследований.
5. Внедрить техническое решение через проведения анализа факельной установки ПАО «Тольяттиазот».
Предметом исследования являются факельные системы и их эксплуатация.
Научная новизна исследования полученных результатов заключается в том, что на основе изучения методов обеспечения безопасной эксплуатации и оценке возможных рисков возникновения аварийных ситуаций разработан метод обеспечения безопасности, позволяющий снизить эти риски.
Теоретическая и практическая значимость результатов работы состоит в том, что с помощью внедрения метода обеспечения безопасной эксплуатации с использованием струйного затвора повышается безопасность функционирования факельного оголовка и всей системы в целом.
Предложенный альтернативный метод:
- позволит сократить риски возникновения аварийных ситуаций;
- увеличит срок службы факельной установки, снизит уровень теплового излучения;
- снизит расход затворного газа для предотвращения внутреннего горения.
Результаты работы могут быть применены для модернизации как факельных систем в целом, так и при изменении отдельных конструктивных особенностей.
В первой главе представленной диссертации было рассмотрено понятие факельная система. Был проведен обзор научных исследований в области обеспечения безопасной эксплуатации факельных систем. А так же подробно рассмотрены основные технологические элементы системы. На этапе первой главы было теоретически и комплексно рассмотрено понятие эксплуатации факельной системы.
Во второй главе рассматривались методы обеспечения безопасной эксплуатации. Изучались особенности обеспечения безопасной эксплуатации, а так же опыт аварийных ситуаций. Изучались методы обеспечения безопасности с использованием, как различных конструктивных решений, так и методы осуществления технологических процессов. Вторая глава дополнила теоретические исследования первой главы и позволила изучить риски аварийных ситуаций и методы их предотвращения.
Третья глава была посвящена внедрению метода обеспечения безопасной эксплуатации факельной системы с применением струйного затвора на основе патента РФ RU №176867 U1, на предприятии ПАО «Тольяттиазот». В этой главе была рассмотрена действующая факельная система на предприятия. Ее конструкция, особенности эксплуатации, методы обеспечения безопасной работы. Изучен метод с применением лабиринтного затвора. Предложен альтернативный метод, позволяющий получить большую эффективность, долговечность и безопасность эксплуатации факельной системы. Проведен сравнительный анализ действующего метода с лабиринтным затвором с предлагаемым методом, в котором применяется прямоточный струйный затвор.
Предложенный альтернативный метод: позволит сократить риски возникновения аварийных ситуаций, увеличит срок службы факельной установки, снизит уровень теплового излучения, снизит расход затворного газа для предотвращения внутреннего горения.
Во второй главе рассматривались методы обеспечения безопасной эксплуатации. Изучались особенности обеспечения безопасной эксплуатации, а так же опыт аварийных ситуаций. Изучались методы обеспечения безопасности с использованием, как различных конструктивных решений, так и методы осуществления технологических процессов. Вторая глава дополнила теоретические исследования первой главы и позволила изучить риски аварийных ситуаций и методы их предотвращения.
Третья глава была посвящена внедрению метода обеспечения безопасной эксплуатации факельной системы с применением струйного затвора на основе патента РФ RU №176867 U1, на предприятии ПАО «Тольяттиазот». В этой главе была рассмотрена действующая факельная система на предприятия. Ее конструкция, особенности эксплуатации, методы обеспечения безопасной работы. Изучен метод с применением лабиринтного затвора. Предложен альтернативный метод, позволяющий получить большую эффективность, долговечность и безопасность эксплуатации факельной системы. Проведен сравнительный анализ действующего метода с лабиринтным затвором с предлагаемым методом, в котором применяется прямоточный струйный затвор.
Предложенный альтернативный метод: позволит сократить риски возникновения аварийных ситуаций, увеличит срок службы факельной установки, снизит уровень теплового излучения, снизит расход затворного газа для предотвращения внутреннего горения.