- 13-12-2019, 19:08
- 8 243
О проблемах обеспечения пожарной безопасности объектов нефтегазового комплекса при проектировании на них нагревательных
Агентство исследований промышленных рисков
О проблемах обеспечения пожарной безопасности объектов нефтегазового
комплекса при проектировании на них нагревательных печей
Старший научный сотрудникБазалий Роман Вячеславович
тел. (495) 620-47-47, e-mail: bazaliy@safety.ru
Москва, 01.03.2018 г.
Научная группа компаний «Промышленная безопасность»
Включает:
•ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем
промышленной безопасности»
•АНО «Агентство исследований промышленных рисков»
•Фонд поддержки научных исследований в области ПБ имени Якова Брюса
Издает СМИ Ростехнадзора: журнал
Основные виды деятельности:
−разработка проектов законов и нормативных правовых актов (ФНП), руководств по безопасности
−анализ риска, обоснование и декларирование безопасности
−специальные технические условия
−экспертиза промышленной безопасности
−системы управления промышленной безопасностью
−предаттестационная подготовка, обучение, повышение квалификации персонала ОПО
−разработка и распространение программных средств моделирования аварий и расчета риска (Toxi)
−издание и распространение нормативов по пром. безопасности
АВАРИЙНОСТЬ НА ПЕЧАХ
На долю трубчатых печей приходиться 11% общего количества произошедших аварий на предприятиях нефтегазовой отрасли.
Основными причинами произошедших аварий выделяют следующие:
1) Трубчатая печь, как источник воспламенения взрывоопасного парогазовоздушного облака, образованного при разгерметизации соседнего технологического оборудования наружных установок и достигшего при дрейфе раскаленных металлических элементов печи или при подсосе облака в радиантную камеру печи.
2) Поступление топлива при погасании горелок в топку печи, приводящее к образованию взрывоопасного облака, самовозгоранию и взрыву внутри печи.
3) Ошибочные действия производственного персонала при пуске печи.
4) Разгерметизация трубчатого змеевика в результате прогара или разрыва труб и выброс нагреваемой среды в объем печи.
1) Трубчатая печь, как источник воспламенения взрывоопасного парогазовоздушного облака, образованного при разгерметизации соседнего технологического оборудования наружных установок и достигшего при дрейфе раскаленных металлических элементов печи или при подсосе облака в радиантную камеру печи.
2) Поступление топлива при погасании горелок в топку печи, приводящее к образованию взрывоопасного облака, самовозгоранию и взрыву внутри печи.
3) Ошибочные действия производственного персонала при пуске печи.
4) Разгерметизация трубчатого змеевика в результате прогара или разрыва труб и выброс нагреваемой среды в объем печи.
Название установки, дата аварии | Последствия и причины аварии |
Авария 26.02.2014 г. на Узле разделения пропан-пропиленовой фракции «Разделения пирогаза и получения бензола» производства этилена ООО «Ставролен» ОАО «Лукойл». | Последствия аварии: 1. Производство и работа предприятия остановлены. 2. Приблизительная площадь пожара составила 200 м². 3. Восемнадцать человек получили травмы легкой степени тяжести. Одна из причин аварии - отсутствие паровой изоляции печей с открытым огневым процессом установки «Пиротол» от взрывоопасной среды, образующейся при авариях на наружных установках. |
Авария 15.06.2014г. на секции 400 газофракционирования установки ЛК-6у ОАО «Ачинский НПЗ Восточная нефтяная компания» ОАО «Роснефть». | Последствия аварии: 1. Производство и работа предприятия были остановлены. 2. Разрушены здания и сооружения, находившиеся в зоне действия ударной волны на расстоянии до 300 м от эпицентра взрыва. Полностью разрушены производственные здания, сооружения и оборудование секции С-400; частично разрушено остекление зданий насосной установки утилизации сероводородного газа и производства гранулированной серы, горячей и холодной насосных ВТ-битумной установки; частично пострадало оборудование установок каталитического риформинга (секция С-200), гидроочистки дизельного топлива (секция С-300). 3. Травмы различной степени тяжести получили 32 человека, из них 8 – смертельные. 4. Общий ущерб составил 6,2 млрд.руб. Одной из причин аварий послужило отсутствие оценки оснащённости технологических процессов средствами противоаварийной защиты и их действий в период пуска и останова технологического оборудования секции С 400, а именно проверки работоспособности паровой завесы блоков нагревательных печей, как отдельных, так одновременно всех контуров. |
Авария 07.05.2014г. в пункте подготовки и сбора нефти цеха подготовки и перекачки нефти ООО «РН-Ставропольнефтегаз» ОАО «НК «Роснефть». | Последствия аварии: 1. Пострадали два человека. 2. Экономический ущерб составил 157 млн. 594 тыс. руб. Техническая причина аварии: сбой автоматизированной системы управления технологическим процессом печи вследствие снижения напряжения ниже допустимого в системе противоаварийной защиты. |
Авария 28.04.2015г. на установке гидроочистки конденсата Оренбургского нефтеперерабаты-вающего завода ОАО «Газпром». | Последствия аварии: 1. Повреждены здания насосной и компрессорной, технологическое оборудование и трубопроводы, средства КИПиА, попавшие в зону воздействия огня. 2. Пострадал смертельно от ожогов начальник установки.3. Экономический ущерб от аварии 1 млн. 122 тыс. рублей. Техническая причина аварии: разгерметизация радиантного змеевика печи в результате разрушения трубопровода камеры радиации из-за высокотемпературного перегрева (выше 9000С), а также длительного локального перегрева металла трубы при температуре выше 6500С вследствие коксообразования на внутренней поверхности трубчатых змеевиков. |
Авария 5.11.2015г. на узле изомеризации нормального пентана и осушки метано-водородной фракции цеха №1 «Изомеризация пентана» АО «Новокуйбышевская нефтехимическая компания» ОАО «НК «Роснефть». | Последствия аварии: 1. Повреждены несущие и ограждающие строительные металлоконструкции этажерки, попавшие в зону воздействия огня. 2. Пострадал смертельно от ожогов аппаратчик установки. 3. Экономический ущерб от аварии 364 тыс.руб. Одна из причин аварии - возгорание от работающей печи взрывоопасной смеси метановодородной фракции с воздухом. |
Авария 15.06.2014 на секции 400 газофракционирования установки ЛК-6у
ОАО «Ачинский НПЗ Восточная нефтяная компания» ОАО «Роснефть».
ОАО «Ачинский НПЗ Восточная нефтяная компания» ОАО «Роснефть».
Травмы различной степени тяжести получили 32 человека, из них 8 – смертельные. Общий ущерб составил 6,2 млрд.руб. Разрушены здания и сооружения, находившиеся в зоне действия ударной волны на расстоянии до 300 м от эпицентра взрыва.
Одной из причин аварий послужило отсутствие оценки оснащённости технологических процессов средствами противоаварийной защиты и их действий в период пуска и останова технологического оборудования секции С 400, а именно проверки работоспособности паровой завесы блоков нагревательных печей, как отдельных, так одновременно всех контуров.
Динамика распространения облака на Ачинском НПЗ
Современные печи
Проблема 1. Отсутствие терминологии, приводящее к невозможности обоснования аргументированных позиций проектировщика и налаживания объективного диалога с экспертами.
Назрела необходимость в СП 4.13130 установить термины в области пожарной безопасности, связанные с понятием «открытый огневой процесс», огневая и неогневая сторона. Докладчик предлагает проанализировать и использовать при установлении данных терминов , терминологию и требования, приведенные в нижеследующих документах, например:
1. ГОСТ ISO/DIS 80079-37-2013 Взрывоопасные среды Часть 37. Неэлектрическое оборудование для взрывоопасных сред. Неэлектрическое оборудование с видами взрывозащиты "конструктивная безопасность "с", контроль источника воспламенения "b", погружная жидкость "к".
п.3.3.2 оборудование с герметичной оболочкой (equipment with a sealed enclosure): Оборудование, полностью помещенное в оболочку, которая при эксплуатации предотвращает проникание внешней среды при расширении и сжатии защитной жидкости.
п.3.3.4 открытое оборудование (open equipment): Оборудование или его компоненты, помещенные в защитную жидкость, открытую для контакта с внешней средой.
2.ГОСТ Р 52350.18-2006 (МЭК 60079-18:2004) Электроооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 18. Конструкция, испытания и маркировка электроооборудования с взрывозащитой вида «герметизация компанаудом «m».
п.3.6 открытая поверхность (free surface): Поверхность компаунда, доступная воздействию взрывоопасной среды.
3. ГОСТ 31610.13-2014 (IEC 60079-13:2010) Взрывоопасные среды. Часть 13. Защита оборудования помещениями под избыточным давлением «р».
п.3.14 открытый проем (opening): Любое отверстие, дверь, окно или воздухопроницаемая стационарная панель.
4. Инструкция по проектированию паровой защиты технологических печей на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Москва-1976.
п.2.02 Выбор схемы защиты и конструкции завесы определяется особенностями конструкции и пожарной опасности печи как источника зажигания для наружного "облака" горючей парогазовоздушной смеси. При недостаточных сведениях о пожарной опасности печи она в целом принимается опасным объектом.
п.2.03. В зависимости от особенностей конструкции печи на ней могут быть выделены следующие опасные элементы: в том числе: существует возможность подсоса загазованного атмосферного воздуха в топку печи через отверстия с приведенным диаметром 30 мм и более.
5.ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.
Источник зажиганияСредство энергетического воздействия, инициирующее возникновение горения.
6. ГОСТ EN 13478-2012 Безопасность машин. Противопожарная защита.
3.19. источник зажигания (ignition source): Источник энергии, которая приводит к воспламенению.
3.10. огонь (fire): Широкое понятие для определения горения в соответствии с назначением (полезный огонь), а также непредусмотренное горение (пожар).
Проблема 2. Применение устройств для организации завес
1) СП 4.13130.2013 Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты. Требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям.
6.10.5.32 ….для изоляции печей с открытым огневым процессом от газовой среды при авариях на наружных установках или зданиях, печи должны быть обеспечены устройством для организации завесы (с использованием пара, инертного газа, воды).
2) ГОСТ 12.1.010-76 Взрывобезопасность. Общие требования.
2.3. Источником инициирования взрыва являются:
открытое пламя, горящие и раскаленные тела.
3.1. Предотвращение воздействия на работающих опасных и вредных производственных факторов, возникающих в результате взрыва, и сохранение материальных ценностей обеспечиваются:
установлением минимальных количеств взрывоопасных веществ, применяемых в данных производственных процессах;
применением огнепреградителей, гидрозатворов, водяных и пылевых заслонов, инертных (не поддерживающих горение) газовых или паровых завес.
3) Обеспечение пожарной безопасности предприятий нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Рекомендации ФГУ ВНИИПО МЧС России 2004 г.
8.1.1.13. Для защиты аппаратов огневого нагрева (технологические трубчатые печи, огневые реакторы и др.) следует предусматривать как внутреннее стационарное паротушение, так и изоляцию их паровыми завесами от возможного поступления горючей парогазовой среды в случае аварии на размещенных вблизи взрывопожароопасных наружных установках (зданиях, сооружениях). Расчет противопожарных паровых завес печей всех конструкций следует выполнять с учетом требований ГОСТ Р 12.3.047-98.
Допускается не применять паровые завесы при условии, что печь не может служить источником инициирования пожара или взрыва.
4) п.4.5.8.4 Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» (ФНП ОПВБ)
Для изоляции печей с открытым огневым процессом от взрывоопасной среды, образующейся при авариях на наружных установках или в зданиях, печи должны быть оборудованы паровой завесой или завесой в виде струйной подачи инертных газов, включающейся автоматически или дистанционно и обеспечивающей предотвращение контакта взрывоопасной среды с огневым пространством печи.
5) ГОСТ Р 53682-2009 (ИСО 13705:2006) Установки нагревательные для нефтеперерабатывающих заводов. Общие технические требования.
9.4. Внутреннее пожаротушение
9.4.1. Агентами, использующимися для внутреннего пожаротушения, может быть пар или инертный газ.
9.4.2. Для внутреннего пожаротушения используется система подачи пара (инертного газа) внутрь топочного пространства, которая выполняется согласно требованиям нормативных документов [3], [8] и [9]. Решения по организации наружной защитной завесы печи в соответствии с требованиями [3] разрабатываются проектной организацией, осуществляющей привязку печи на стадии разработки проектной документации в соответствии с требованиями действующих нормативов по промышленной и пожарной безопасности.
[3] ФНП ОПВБ, [9] ВУПП-88 Ведомственные указания по противопожарному проектированию предприятий, зданий и сооружений НП и НХП.
[8] Инструкция по проектированию паровой защиты технологических печей на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Утверждена заместителем министра НП и НХП 21.09.1976 г. Согласована ГУПО МВД СССР 16.04.1976 г.
5.1. Документация на стадии технического предложения
5.1.1 Техническое предложение по объему, срокам предоставления, согласования и передачи заказчику определяется требованиями "Запроса на техническое предложение (ЗТП).
5.1.2. Наиболее часто в техническое предложение входят следующие разделы:
e) нормы на проектирование змеевика, топливной обвязки и системы пожаротушения или стандарты и нормы или технические условия на изготовление.
Проблема 3. Проектирование закрытых факельных систем как печей термического окисления (печей дожига).
Факел закрытого типа выбран следующими ОПО в РФ:
- ЛУКОЙЛ-Ухтанефтегаз
- НОВАТЭК-Усть-Луга,
- Хабаровский НПЗ,
- Туапсинский НПЗ,
- Комсомольский НПЗ,
- Ангарский НПЗ,
- Сызранский НПЗ,
- Московский НПЗ.
Факельная установка закрытая (наземная) — факельная установка для бездымного сжигания сбросных газов и жидкостей возле поверхности земли (определение из руководства по безопасности факельных систем).
Распространяются ли на закрытые факельные установки таблицы 17, 18 № 123-ФЗ ???
Сокращать указанные в табл.17, 18 противопожарные расстояния можно только применяя противопожарные преграды с учетом расчета зон теплового воздействия от ствола факела.
При этом, в табл.17, 18 № 123-ФЗ не рассматривают факельную установку, в том числе закрытую (с наличием открытого огня) как потенциальный источник зажигания в случае разгерметизации соседнего технологического оборудования и дрейфа облака в сторону закрытой факельной установки.
Дрейф облака от изотермических резервуаров, например, может достигать до 300-350 м, в то время как плотность теплового потока от ФУ может быть безопасна уже на расстоянии до 100-150 м, а на закрытых ФУ практически отсутствует тепловое излучение и любое расстояние можно считать безопасным (например, 40 м или до 20 м – п.6.10.2.12, п.6.10.5.32 СП 4.13130).
ФУ закрытого типа имеет открытую камеру сгорания. Существуют открытые окна с высотой 15 футов (4,572 м) с расположенными в них горелками (по 6 шт). Вокруг открытых окон возводится ограждение, снижающее ветровое воздействие на процесс горения, высотой, например 18 футов ( 5,49 м). При этом при проектировании закрытых ФУ, не исключается перетекание дрейфующего облака через ветровое ограждение и его воспламенение со взрывом.
Определять противопожарное расстояние от закрытых ФУ расчетом теплового потока не имеет никакого смысла, так как тепловой поток практически равен нулю (отсутствует тепловое излучение за счет устройства ветрового ограждения).
Нельзя закрытую факельную систему проектировать как печь. В первую очередь необходимо проанализировать назначение данного технологического оборудования, а это сжигание постоянных, периодических и аварийных сбросов и существует большое отличие между закрытой ФУ и печью в возможности остановить печь и невозможности остановить факел в процессе аварийного сброса.
При проектировании закрытых ФУ по мнению докладчика необходимо произвести расчет размеров зон распространения облака горючих газов и паров при аварии, расчет времени достижения облаком мест расположения закрытой ФУ от разгерметизации технологического оборудования наружных установок на территории объекта, используя приложение Г ГОСТ Р 12.3.047-2012.
После расчета рекомендуется размещать закрытую ФУ вне зон распространения облака горючих газов, а если это невозможно предусмотреть мероприятия по устройству на закрытой ФУ противопожарной паровой завесы, предназначенной для предотвращения контакта горючих газовых смесей, образующихся при авариях, с источником зажигания (открытые окна с горелками). В приложении Л ГОСТ Р 12.3.047-2012 печь приведена в качестве примера. Необходимо произвести анализ всех возможных источников зажигания на объекте в соответствии с требованиями п. 4.12 ГОСТ Р 12.3.047-2012.
Проблемные вопросы, поднимаемые проектировщиком
при обращении за разработкой СТУ
при обращении за разработкой СТУ
1.Необходимость устройства завес для печей, располагаемых в зданиях.
2. Задержка срабатывания паровой завесы предусматривается при автоматическом включении для защиты персонала согласно Инструкции по проектированию паровой защиты печей. По какой методике считать скорость эвакуации персонала с печи? Как принимать скорость эвакуации для вертикальных лестниц? Если печь большая и скорость эвакуации составит около минуты, допустимо ли это с точки зрения пожарной безопасности? Если завеса азотная, нужно ли вообще предусматривать задержку срабатывая?
3. Часто Заказчик требует для защиты от ложных срабатываний включать паровую завесу только при «подтвержденной загазованности», то есть при срабатывании не менее двух датчиков ДВК устанавливаемых в разных местах одновременно. Является ли такой алгоритм отклонением от требований норм промышленной безопасности и необходимо ли это указывать в разделе по пожарной безопасности?
4. При составлении опросных листов на датчики ДВК в районе печи нужно ли учитывать взрывоопасные составы располагаемые в оборудовании далее 100 метров от печи?
5. Должны ли учитываться нормы систем газораспределения/газопотребления при выполнении обвязки технологических печей по газу?
6. Согласно ГОСТ Р 12.3.047-2012 Л.1.5 вдоль оси коллектора устанавливают жесткое газонепроницаемое ограждение (листовое железо или кирпичная стена) для предотвращения протекания горючей смеси между отдельными струями в начальном участке завесы. Из практики такое ограждение на предприятиях отсутствует (не выполняется). Ограждение создает «приямок» в котором может накапливаться тяжелый газ. ФНП требует только завесу, какова позиция надзорных органов в части необходимости устройство газоплотного ограждения на печах?
7. Согласно п. 6.10.5.32 СП.4.13130.2013 для изоляции печей с открытым огневым процессом завеса должна обеспечить «предотвращение контакта взрывоопасной среды с огневым пространством печи», т.е. требуется защита от подсоса в топку, но не требуется защита нагретых поверхностей печи. Так ли это?
8. Допустимо ли применение методики расчета ГОСТ Р 12.3.047-2012 для инертных газов?
9. И другие проблемные вопросы…….
2. Задержка срабатывания паровой завесы предусматривается при автоматическом включении для защиты персонала согласно Инструкции по проектированию паровой защиты печей. По какой методике считать скорость эвакуации персонала с печи? Как принимать скорость эвакуации для вертикальных лестниц? Если печь большая и скорость эвакуации составит около минуты, допустимо ли это с точки зрения пожарной безопасности? Если завеса азотная, нужно ли вообще предусматривать задержку срабатывая?
3. Часто Заказчик требует для защиты от ложных срабатываний включать паровую завесу только при «подтвержденной загазованности», то есть при срабатывании не менее двух датчиков ДВК устанавливаемых в разных местах одновременно. Является ли такой алгоритм отклонением от требований норм промышленной безопасности и необходимо ли это указывать в разделе по пожарной безопасности?
4. При составлении опросных листов на датчики ДВК в районе печи нужно ли учитывать взрывоопасные составы располагаемые в оборудовании далее 100 метров от печи?
5. Должны ли учитываться нормы систем газораспределения/газопотребления при выполнении обвязки технологических печей по газу?
6. Согласно ГОСТ Р 12.3.047-2012 Л.1.5 вдоль оси коллектора устанавливают жесткое газонепроницаемое ограждение (листовое железо или кирпичная стена) для предотвращения протекания горючей смеси между отдельными струями в начальном участке завесы. Из практики такое ограждение на предприятиях отсутствует (не выполняется). Ограждение создает «приямок» в котором может накапливаться тяжелый газ. ФНП требует только завесу, какова позиция надзорных органов в части необходимости устройство газоплотного ограждения на печах?
7. Согласно п. 6.10.5.32 СП.4.13130.2013 для изоляции печей с открытым огневым процессом завеса должна обеспечить «предотвращение контакта взрывоопасной среды с огневым пространством печи», т.е. требуется защита от подсоса в топку, но не требуется защита нагретых поверхностей печи. Так ли это?
8. Допустимо ли применение методики расчета ГОСТ Р 12.3.047-2012 для инертных газов?
9. И другие проблемные вопросы…….
Эти и другие проблемные вопросы, касающиеся проектирования печей, необходимо решать с экспертными организациями и ФАУ "Главгосэкспертиза России», в том числе с получением разъяснительных писем ДНПР и ВНИИПО МЧС России.
Выводы
1.Исходя из статистики аварий на объектах НГК проблема надежности и безопасности трубчатых печей в России по прежнему остается актуальной даже несмотря на имеющийся богатый опыт проектирования и эксплуатации трубчатых нагревательных печей в бывшем СССР и России.
2.Трубчатая печь, как потенциальный источник взрывопожароопасной ситуации на технологических установках требует особых мер противопожарной и противоаварийной защиты и постоянного совершенствования системы ПАЗ, что невозможно без совершенствования требований нормативно-правовой базы с требованиями по защите трубчатых нагревательных печей.
3.Требований пожарной безопасности к нагревательным печам, установленных на сегодняшний период в нормативных документах, явно недостаточно и на наш взгляд требуется разработка, как минимум, отдельного подраздела (например, в СП 4.13130.2013) по требованиям пожарной безопасности к проектированию нагревательных печей, в зависимости от их классификации, назначения, а также конструктивных и технических характеристик.
4. Отступление (отказ) от проектирования устройств для организации завес осуществлять только в крайних случаях с привлечением для обоснования безопасности экспертных организаций и завода–изготовителя печи.
5.Применять зарубежный опыт индивидуального проектирования каждой печи, учитывающий не только положения нормативных документов, но и особенности ее функционального назначения, теплопроизводительности, теплоэнергетических и аэродинамических характеристик, конструкцию печи и системы противоаварийной защиты печи.
6.Максимально автоматизировать технологический процесс печей, включение внутреннего пожаротушения и наружной защитной завесы.
2.Трубчатая печь, как потенциальный источник взрывопожароопасной ситуации на технологических установках требует особых мер противопожарной и противоаварийной защиты и постоянного совершенствования системы ПАЗ, что невозможно без совершенствования требований нормативно-правовой базы с требованиями по защите трубчатых нагревательных печей.
3.Требований пожарной безопасности к нагревательным печам, установленных на сегодняшний период в нормативных документах, явно недостаточно и на наш взгляд требуется разработка, как минимум, отдельного подраздела (например, в СП 4.13130.2013) по требованиям пожарной безопасности к проектированию нагревательных печей, в зависимости от их классификации, назначения, а также конструктивных и технических характеристик.
4. Отступление (отказ) от проектирования устройств для организации завес осуществлять только в крайних случаях с привлечением для обоснования безопасности экспертных организаций и завода–изготовителя печи.
5.Применять зарубежный опыт индивидуального проектирования каждой печи, учитывающий не только положения нормативных документов, но и особенности ее функционального назначения, теплопроизводительности, теплоэнергетических и аэродинамических характеристик, конструкцию печи и системы противоаварийной защиты печи.
6.Максимально автоматизировать технологический процесс печей, включение внутреннего пожаротушения и наружной защитной завесы.
По всем вопросам вы можете обращаться:
www.safety.ru
+7 (495) 620-47-47
Всегда актуальная информация в журнале Ростехнадзора
www.btpnadzor.ru
-
Поделиться:
- Подписаться