Глава 6. Подготовка оборудования к ремонтным огневым работам

Пожары и взрывы на технологических линиях часто происходят при очистке и подготовке аппаратов и установок к ремонту, а также в ходе выполнения ремонтных работ. Случается это, во-первых, потому, что подлежащее ремонту оборудование обычно выводится из нормального технологического режима и «вскрывается». Создаются условия свободного контакта горючих веществ, находящихся в аппаратах, с кислородом воздуха. Во-вторых, при выполнении сварочных, резательных и других работ, связанных с применением открытого пламени, расплавленного металла или достаточно мощных беспламенных источников тепла, возникает опасность их контакта с веществами, обращающимися в технологических установках. Поэтому нормативные акты требуют, чтобы технологическое оборудование перед проведением ремонтных огневых работ было приведено в пожаровзрывобезопасное состояние: линии отсоединены от действующего технологического оборудования заглушками; аппараты и трубопроводы освобождены от находящихся в них продуктов; оборудование разгерметизировано путем открывания всех люков и лазов, зачищено от остатков продуктов и грязи, пропарено, промыто, проветрено и охлаждено до температуры окружающей среды.

Однако, если по условиям технологии полная очистка аппаратов требует больших материальных затрат и затрат времени, допускается проведение ремонтных работ при не полностью освобожденном от продукта технологическом оборудовании, но должны быть созданы такие условия, при которых этот продукт не воспламеняется.

§ 6.1. Использование естественной вентиляции оборудования перед проведением ремонтных огневых работ

Для освобождения технологического аппарата перед ремонтом от находившегося в нем продукта используют трубопроводы и специальные дренажные линии. Трудность при этом создается с освобождением оборудования от горючих отложений осадка, полимерных материалов, «мертвого» остатка. Так, если в резервуарах с помощью основного приемо-раздаточного устройства «мертвый» остаток удалить невозможно, его удаляют с помощью передвижных насосных агрегатов через вскрытые люки-лазы либо выветривают. При производстве таких работ имеют место пожары и взрывы..

При откачке «мертвого» остатка бензина из резервуара (в том числе и при использовании бензина для растворения и удаления тяжелых остатков) вблизи резервуара внутри обвалования появ­ляется горючая паровоздушная смесь, которая может воспламениться от искр рубильника открытого исполнения, от выхлопной трубы топливозаправщика, а также от искр магнитного пускателя насоса. При выветривании остатков жидкости с тарелок ректифи­кационной колонны источниками зажигания могут явиться работающие рядом технологические печи.

Первичная мера пожарной безопасности в подобных случаях — использование передвижных насосных агрегатов со взрывозащищенными электротехническими устройствами. Однако другие факторы, присущие процессу откачки легковоспламеняющегося жидкого остатка по временной переносной схеме, имеют место в связи с возможностью образования горючей смеси снаружи и внутри опорожняемого аппарата при его естественной вентиляции.

Рис. 6.1. Схема естественной вен­тиляции (аэрации): / — «мертвый» остаток жидкости; 2 — световой люк; 3 — люк-лаз

Рис. 6.2. Расчетная схема аэрации

Естественная вентиляция оборудования происходит за счет сил гравитации и ветра при наличии открытых люков и лазов в верхней и нижней частях аппарата (рис. 6.1). Более тяжелая, по сравнению с воздухом, паровоздушная смесь вытекает из аппарата в атмосферу через открытые нижние люки, а чистый атмосферный воздух входит в аппарат через открытые крышевые люки. Так как в данном случае движущей силой процесса вентилирования является разность внутреннего и внешнего давлений в сечении нижнего люка, естественная вентиляция особенно интенсивно происходит на высоких вертикальных аппаратах.

Для расчета расхода паровоздушной смеси, удаляемой из аппарата в процессе естественной вентиляции, необходимо знать величину избыточного давления Δр_изб с наружной стороны аппарата на уровне центра отдельного отверстия, которое можно представить так:

Δр_изб = р_в + р_гр, (6.1)

где р_в — ветровое давление на уровне световых люков;

p_B=(k_H - k₃)f_BVв²/2; (6.2)

р_гр — гравитационное давление на уровне центра отверстий, определяемое по формуле

р_гр = Нg (ρ_с—ρ_в) = HΔρg; (6.3)

k_н, k_з, — аэродинамические коэффициенты с наветренной и заветренной сторон аппарата; υ_в — скорость приточного воздуха; ρ_в, ρ_с — плотность приточного воздуха и удаляемой смеси; р_в — ветровое давление на уровне нижнего ряда аэрационных отверстий; Н — расстояние по вертикали между центрами приточных и вытяжных аэрационных отверстий; Δр — разность плотностей паровоздушной смеси и воздуха.

В расчетах можно принимать, что аэрация происходит под действием только ветра, если

Рв>10р_гр; (6.4)

под действием совместных сил гравитации и ветра, если

0,5р_гр<р_в<.10р_гр; (6.5)

под действием сил гравитации, если

р_в≤0,5р_гр. (6.6)

Например, при k_н=0,8; k₃=0,6; v_B = 4 м/с; р_в=14,5 Па для резервуаров РВС—2000, 3000, 5000, 20 000 (при #=10...11 м) из-под бензинов максимальное гравитационное давление может достигать 50 кПа. В процессе аэрации вследствие снижения концентрации паров гравитационное давление уменьшается.

Для обеспечения устойчивой аэрации, то есть для предотвращения «опрокидывания» потока в вытяжных отверстиях, эквивалентные площади приточных (Σf_вμ_в) и вытяжных отверстий, (Σf_сμс) должны быть связаны соотношением

Σfвμв = аΣfсμс, (6.7)

где f_в и fс — площади приточных и вытяжных отверстий; а — коэффициент, равный 1,2... 1,3; μ_в и μ_с — коэффициент расхода воздуха (через приточное отверстие) и коэффициент расхода паровоздуш­ной смеси (через вытяжное отверстие).

Расход удаляемой из аппарата смеси зависит от схемы аэрации. Исходя из расчетной схемы (рис. 6.2) его можно определить по формуле

(6.8)

Расчеты показывают, что в некоторых случаях (например, на: вертикальных резервуарах с остатками бензина) интенсивность аэрации достаточно высока и может быть приемлема для основного процесса дегазации. В то же время при наличии в разгерметизированном аппарате легкоиспаряющейся жидкости с высоким давлением насыщенных паров неизбежно образование пожаровзрывоопасных концентраций внутри аппарата и появление горючей смеси снаружи.

Для снижения пожарной опасности процесса аэрации оборудования следует использовать пожаробезопасные насосные агрегаты и устройства, а кроме того, применять пожаробезопасные моющие средства.

Для забора из резервуара оставшегося нефтепродукта целесообразно производить закачку в аппарат воды. Всплывающий на воде более легкий нефтепродукт откачивают через основное приемо-раздаточное устройство, а подтоварную и вспомогательную воду спускают через сифонное устройство и водоспускной кран. Большую пожарную опасность представляет наличие на стенках оборудования и в донных отложениях пирофорных соединений. Вопросы, связанные с профилактикой образования пирофорных соединений и очисткой от них оборудования, рассматривались в главе 5 данного учебника.

Для ускорения процесса удаления горючих паров и газов из отключенного оборудования часто используют принудительную вентиляцию.