Устройство газовой защиты печей огневого подогрева
Устройство относится к устройствам для предотвращения пожара, предназначено для газовой защиты печей огневого подогрева и используется в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности. В устройстве газовой защиты печей в качестве огнетушащего средства используется азот. Применение в качестве огнетушащего средства азота, в используемой газовой защите, обеспечивает эффективность работы печи, особенно на открытых площадках, что существенно повышает безопасность ее работы. Поставленная задача решается за счет того, что устройство газовой защиты позволяет предотвратить проникновения к печи «облака» горючей газовоздушной смеси при аварии на технологической установке, осуществить внутреннее тушение для локализации и ликвидации пожара в камерах печей огневого подогрева при аварии (прогаре змеевика) и загорании нагреваемых продуктов посредством понижения концентрации кислорода в топочном пространстве печей за счет подачи газа (азота), при этом происходит эвакуация жидких взрывоопасных продуктов для предотвращения их термического разложения и ококсовывания печных труб при повреждении (прогаре) труб.
Устройство относится к устройствам для предотвращения пожара, предназначено для газовой защиты печей огневого подогрева и используется в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности. В устройстве газовой защиты печей в качестве огнетушащего средства используется азот.
Известна автоматическая установка азотного пожаротушения (заявка на патент РФ №93016085, кл. А 62 С 35/00, публ. 09.10.1995 (прототип). Установка относится к приспособлениям для тушения пожаров инертными газами, создает запас огнетушащего вещества в самой конструкции установки. Данная установка содержит в себе систему обнаружения пожара и блок управления установкой, изотермическую емкость с заправочным трубопроводом, систему наддува изотермической емкости, газификатор, которые соединены между собой трубопроводами с электроуправляемыми клапанами. Недостатком данной конструкции является необходимость постоянного обслуживания изотермической емкости с подпиткой жидким азотом, наличие газификатора, что увеличивает затраты как капитальные так и эксплуатационные в условиях непрерывной эксплуатации защищаемого объекта. Кроме того, для защиты наружных установок, в частности печей огневого подогрева, требуется значительный запас жидкого азота, который требует специального хранилища, постоянного поддержания определенной температуры для предотвращения его нагревания и последующего испарения, что значительно увеличивает материальные издержки при его использовании.
Известно устройство для осуществления способа инертизации азотным буфером (патент ФРГ №10121550, кл. А 62 С 2/00, публ. 01.08.2002). Данное устройство предназначено для предотвращения и/или тушения пожаров в закрытом помещении, в котором за счет введения вытесняющего кислород газа устанавливается первый уровень базовой инертизации по сравнению с естественными условиями, уменьшенным содержанием кислорода. При последующем периодическом или (в случае возникновения пожара) аварийном введении вытесняющего кислород газа в помещении создаются один или несколько разных уровней инертизации с еще более низким содержанием кислорода. Данное устройство снабжено прибором для измерения содержания кислорода в помещении и источником вытесняющего кислород газа. Недостатком данной конструкции является то, что данное устройство, возможно, использовать только для защиты производственных закрытых помещений, и срабатывание устройства (снижение концентрации кислорода в помещении) представляет опасность для обслуживающего персонала и не может применяться для наружной защиты установок.
Успешная реализация заявляемого устройства, заключается в том, что при постоянной готовности (особенно в суровых климатических условиях эксплуатации печей огневого подогрева на открытых площадках) в случае возникновения взрывоопасных и пожароопасных ситуаций обеспечивается надежная внутренняя и внешняя азотная защита при возгорании и/или пожарах. Кроме того, на газовых, нефтехимических предприятиях всегда имеется в наличии азот, используемый в заявляемом устройстве в качестве огнетушащего средства, его хранение не требует каких либо существенных материальных затрат, кроме как поддержание в специализированном хранилище (ресивере) под необходимым давлением. Заявляемое устройство позволяет предотвратить проникновения к печи «облака» горючей газовоздушной смеси при аварии на технологической установке, осуществить внутреннее тушение для локализации и ликвидации пожара в камерах печей огневого подогрева при аварии (прогаре змеевика) и загорании нагреваемых продуктов посредством понижения концентрации кислорода в топочном пространстве печей за счет подачи газа (азота), при этом осуществить эвакуацию жидких взрывоопасных продуктов для предотвращения их термического разложения и ококсовывания печных труб при повреждении (прогаре) труб.
Технический результат достигается за счет того, что в системе наружного тушения коллектор наружной азотной завесы выполнен в виде горизонтального перфорированного коллектора, расположенного, по меньшей мере, с трех сторон печи огневого подогрева, вдоль оси, которого выполнены отверстия через интервалы. Через отверстия коллектора осуществляется подача азота на наружную завесу, при этом давление коллекторе наружной азотной завесы и диаметр отверстий коллектора позволяют создать необходимую скорость истечения азота, плотность и высоту наружной азотной завесы, что позволяет предотвратить проникновения к печи «облака» горючей газовоздушной смеси при аварии на технологической установке и осуществить надежную защиту. Для эффективного внутреннего тушения предусмотрен шибер, перекрывающий выход азота из печи, расположенный в зоне отвода дымовых газов (в зоне дымовой трубы) и снабженный автоматическим приводом, который приводится в действие во время работы системы внутреннего тушения при срабатывании датчиков измерения концентрации кислорода, расположенных в свою очередь в зоне отвода дымовых газов, что в конечном итоге позволяет довести концентрацию кислорода внутри печи до безопасной и блокировать дальнейшее возгорание.
Устройство газовой защиты печей огневого подогрева изображено на фиг.1 и работает следующим образом.
Азот в систему газовой защиты печей поступает под давлением из азотной системы предприятия и направляется через вентиль 15 в ресивер азота 1, где хранится под давлением. В ресивере создается запас азота, необходимый для работы систем, при падении давления в
ресивере ниже установленного уровня срабатывает сигнализация и происходит подпитка азотом через вентиль 15. Из ресивера подача азота в системы азотной защиты осуществляется через запорно-регулирующий клапан 14 по подводящему распределительному трубопроводу 4. В ждущем режиме азотной защиты печей отсечные клапаны 16-19 и вентили 22 закрыты.
Наружная завеса печи огневого подогрева 2 состоит из горизонтального перфорированного коллектора 5, расположенного, по меньшей мере, с трех сторон печи. Включение наружной газовой завесы предусматривается в случаях поступления сигнала от сигнализаторов довзрывоопасных концентраций углеводородов в воздухе 12 из-за возможных утечек и разгерметизации технологического оборудования.
Из подводящего распределительного трубопровода 4 подача азота осуществляется через отсечной клапан 16 в коллектор 5, вдоль оси которого размещаются отверстия через интервалы. До включения наружной газовой завесы предусмотрена автоматическая подача звукового сигнала, по которому люди, находящиеся в районе площадки, где находится печь огневого подогрева 2 (постоянно не обслуживаемой персоналом) должны покинуть опасную зону подачи азота и принять другие необходимые меры безопасности. В помещении управления установкой, в которую входит печь огневого подогрева 2, предусмотрен дополнительный вывод звукового сигнала оповещения о включении наружной газовой завесы. При снижении концентрации углеводородов в воздухе от сигнализаторов довзрывоопасных концентраций углеводородов в воздухе 12 поступает сигнал, при этом по команде из операторной происходит прекращение подачи азота на наружную азотную завесу с помощью отсечного клапана 16.
Наружное пожаротушение состоит из трубопровода наружного пожаротушения 7 с вентилями 22. При многоярусном расположении горелок, работающих на жидком топливе, стояки-краны могут быть расположены также на рабочих площадках всех ярусов.
Внутренняя система газовой защиты состоит из распределительного трубопровода с выпускными трубами внутреннего газотушения 6, расположенного в нижней части печи огневого подогрева 2. Включение внутренней азотной защиты происходит при срабатывании датчиков измерения температуры дымовых газов печи 11 и датчиков перепада давления 10 в змеевиках печи открытием отсечного клапана 17 и закрытием отсечных клапанов 20, 21. При срабатывании датчиков измерения концентрации кислорода 13 происходит закрытие шибера с автоматическим приводом 3, который располагается в зоне отвода дымовых газов (дымовой трубы), при этом происходит перекрытие выхода азота из печи и содержание кислорода внутри печи 2 достигает безопасной концентрации. Подача азота на внутреннюю защиту печи прекращается после снижения температуры футеровки печи до безопасного значения путем закрытия отсечного клапана 17. Одновременно с включением системы внутренней защиты
печи включается система аварийной эвакуации жидких продуктов открытием отсечных клапанов 18 и 19 на трубопроводах 8 и 9 подачи азота и эвакуации жидкого продукта в дренажную аварийную емкость. Опорожнение змеевиков сначала происходит под действием перепада между давлением продукта в змеевиках печи огневого подогрева 2 и давлением в дренажной емкости, при падении давления продуктов в змеевиках начинается выдавливание продуктов азотом, при этом трубопроводы 8 и 9 снабжены обратными клапанами 23, предотвращающими обратное течение выдавливаемого продукта. Контроль прогара змеевика и вытеснения продукта осуществляется по показаниям датчика перепада давления 10. Запорно-регулирующий клапан 14 предназначен и для отсечки системы защиты печи в периоды проведения ремонтных и профилактических работ на печи и азотной системы предприятия.
Источники информации:
1. Заявка на патент РФ №93016085, кл. А 62 С 35/00, публ. 09.10.1995 (прототип).
2. ФРГ №10121550, кл. А 62 С 2/00, публ. 01.08.2002.
1. Устройство газовой защиты печей огневого подогрева, состоящее из трубопровода наружного пожаротушения, коллектора наружной азотной завесы с отверстиями, распределительного трубопровода с выпускными трубами внутреннего газотушения, датчиков измерения температуры дымовых газов печи и измерения концентрации кислорода, шибера, для перекрытия выхода азота из печи, отличающееся тем, что коллектор наружной азотной завесы выполняют в виде горизонтального перфорированного коллектора, расположенного, по меньшей мере, с трех сторон печи огневого подогрева.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстия коллектора наружной азотной завесы размещены вдоль его оси через определенные интервалы.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстия выполнены под углом к печи огневого подогрева.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстия выполнены с возможностью установки в них форсунок, регулирующих скорость подачи азота.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шибер для перекрытия выхода азота из печи расположен в зоне отвода дымовых газов (в зоне дымовой трубы).
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шибер для перекрытия выхода азота из печи снабжен автоматическим приводом.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчики измерения температуры дымовых газов печи и измерения концентрации кислорода расположены в зоне отвода дымовых газов.
