Автор: А.В. Буканин (ООО «Арсенал Групп»).
Опубликовано в журнале Химическая техника №12/2014
О повышении эффективности работы технологических печей на предприятиях нефте- и газохимии речь шла в шестом номере журнала «Химическая техника». В данной статье автор высказывает свою точку зрения относительно эксплуатации паровых завес печей и предлагает стать участниками дискуссии руководителям и специалистамэксплуатационщикам предприятий и компаний, специалистам проектных институтов и инжиниринговых компаний, специалистам Ростехнадзора.
Типичная картина производства, цеха, установки, эксплуатирующего паровую завесу печи (печей)
Какую картину на предприятиях мы наблюдаем чаще всего в зимний период работы? Хочется ответить словами классика: «все в дыму, все в пару, ничего не видно…». Сразу же напрашивается мысль, что безопасность и эффективность – это две разные вещи, когда речь идет о работе паровой завесы печи.
На рис. 1 показана работа паровых завес на печах ООО «Тобольск-Нефтехим» в зимний период работы.
В чем, собственно, проблема, и почему автор ее поднимает на страницах журнала?
Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств ПБ 09-540–03 [1] в пункте 4.5.8.3 предусматривают: «для изоляции печей с открытым огневым процессом от газовой среды при авариях на наружных установках или в зданиях печи должны быть оборудованы паровой завесой, включающейся автоматически или дистанционно. При включении завесы должна срабатывать сигнализация».
Если рассмотреть пункт Правил «под микроскопом», то можно сделать следующие выводы.
Большие потери тепловой энергии при эксплуатации паровой завесы. Минусы по факту:
- потери тепловой энергии (перегретый пар давлением 0,4 МПа) для обеспечения круглогодичного «горячего» состояния трубопроводной системы паровой завесы отдельной печи (печей);
- минимальный расход пара при работе паровой завесы одной печи в «горячем» состоянии составляет 0,3…5,00 Гкал/ч в зависимости от назначения печи, ее мощности и габаритов;
- учитывая, что работа паровой завесы печи в «горячем» состоянии должна быть круглогодичной (в летний период работы расход пара на 20–25% меньше, чем зимой), можно говорить о потерях тепловой энергии (пара) для одной печи на 3500…21 000 Гкал/год (в зависимости от назначения, мощности и габаритов печи). Как правило, мониторинг расхода пара на паровую завесу печи не выполняется из-за отсутствия узлов учета пара и их нецелесообразности;
- в РФ эксплуатируется более 700 печей, если принять во внимание, что 70% всех печей соблюдают пункт 4.5.8.3 правил ПБ 09-540–03 и эксплуатируют паровые завесы печей, то потери тепловой энергии для РФ составляют не менее 1 млн. Гкал/год. При средней цене пара в 1000 руб./Гкал теряется не менее 1 млрд. руб./год;
- внешнее состояние печи в зимний период работы паровой завесы имеет оценку неудовлетворительно из-за сильного парения. У неопытного человека возникает мысль о потерях пара из-за разгерметизации трубопровода сразу во многих местах;
- находиться в зоне работы паровой завесы печи в «горячем» состоянии в зимний период работы эксплуатационному персоналу небезопасно, не считая плохой видимости из-за парения, есть риск получения травмы из-за падения на льду или получения термического ожога в случае внезапного срабатывания паровой завесы на полную нагрузку, когда расход пара возрастает многократно;
- паровой конденсат, который образуется при работе паровой завесы печи в «горячем» состоянии, из трубопроводной системы в итоге попадает на фундамент и по трещинам в бетоне проникает в грунт, вызывая его размывание и образование пустот под строительной конструкцией печи. Это опасное явление никто не контролирует. Результатом многолетней эксплуатации паровой завесы печи может стать техногенная авария;
- шиберы (регистры) первичного и вторичного воздуха инжекционных газовых горелок печи при работе паровой завесы в «горячем состоянии» из-за парения в зимний период работы обрастают шугой (паровая завеса выполняет роль снежной пушки), снижается или прекращается подача воздуха на горение, происходит неэффективное сжигание топлива и его перерасход, требуется ежечасная очистка шиберов (регистров) воздуха горелок от снега вручную. Длительная эксплуатация инжекционных горелок с забитыми снегом шиберами воздуха негативно сказывается на технологическом процессе печи, в отдельных случаях пламя горелок может касаться стенок трубных змеевиков, вызвать их локальный перегрев или аварию печи из-за прогара труб. На рис. 2 представлено характерное обрастание снегом шибера воздуха инжекционной горелки печи.
Единственный плюс прописан в Общих правилах взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств ПБ 09-540–03 в пункте 4.5.8.3. Этот «плюс» следует считать спорным и вот почему.
Правила предусматривают автоматическое срабатывание паровой завесы печи в случае загазованности наружной площадки производства, цеха, установки, но в правилах не прописано, что же делать с работой самой печи, оставлять ее в работе или произвести аварийную остановку? По версии разработчиков Правил, паровая завеса за счет значительного выброса пара через многочисленные отверстия в трубопроводной обвязке «отсечет» газовое облако от печи или, по крайней мере, значительно «разбавит» концентрацию взрывоопасных веществ, которые вместе с атмосферным воздухом попадают через шиберы (регистры) инжекционных газовых горелок в зону радиации печи. А до какой безопасной концентрации произойдет разбавление опасного газового облака, кто это определит? Лаборант, подвергающий свою жизнь опасности, который сделает анализ в двух–трех местах и передаст данные анализов через 10…15 мин., или опытный персонал – «по запаху». Что произойдет с работой отдельных горелок печи, если с наружным воздухом в топку печи через шиберы (регистры) горелок попадет газ с 2–3%-ным содержанием метана или газ с 2–3%-ным содержанием водорода? Ровным счетом ничего не произойдет, этот «опасный» газ моментально сгорит в топке печи. Если газовое облако имеет концентрацию взрывопожароопасных веществ 50–60% и более, то произойдут взрыв и пожар, это может случиться очень далеко от печи, и никакая паровая завеса в этом случае не защитит печь. Всего лишь один пункт в Правилах, но очень «спорный и технически слабый», и не дает эксплуатационному персоналу рекомендаций по четким последовательным действиям, а действия эти таковы: продолжать работу печи или выполнить ее аварийную остановку? Опять мы сталкиваемся с «человеческим фактором». Опытный персонал в случае загазованности промышленной площадки действует согласно ПЛАС и обязан остановить не только печь, но и все производство. Профессионалам-эксплуатационщикам подход законодателей и проектировщиков к эксплуатации паровых завес кажется наивным, но они вынуждены играть по правилам и тратить свои энергоресурсы на поддержание «мнимой» безопасности печи. Другие же профессионалы-эксплуатационщики просто не видят никаких проблем и имеют паровую завесу печи в качестве вынужденного придатка, она есть, но не эксплуатируется по разным причинам (есть 101 способ ее не эксплуатировать).
Каковы реалии с эксплуатацией паровых завес печей
Учитывая тот факт, что Правила действуют уже более двух десятилетий, потери тепловой энергии в рамках РФ составили более 20 млн. Гкал. Это колоссальные потери, и мы продолжаем их увеличивать с каждым годом.
Отдельные предприятия имеют паровые завесы печей, но не эксплуатируют их надлежащим образом. Паровые завесы печей находятся в «холодном» состоянии, в случае резкой подачи пара в «холодную» трубопроводную обвязку паровой завесы печи произойдет сильный гидроудар, трубопроводная обвязка паровой завесы придет в негодность. Иногда представители госорганов в лице специалистов Ростехнадзора «не замечают» отсутствие паровых завес печей или их «холодную» консервацию и не требуют безусловного соблюдения пункта 4.5.8.3 ПравилПБ 09-540–03. Создается ситуация, когда одни предприятия «страдают» и несут значительные потери тепловой энергии (пара) при эксплуатации паровых завес печей в «горячем» состоянии, другие предприятия этих проблем не имеют и живут «счастливо».
Зарубежные компании, работающие по аналогичным технологиям производства, не имеют паровых завес печей и удивляются, когда узнают о существовании в России подобных технических решений безопасности производства.
Согласитесь, при эксплуатации старых и современных новых, отечественных и лучших зарубежных печей в России в 21 в. применяется «энергозатратный» подход к безопасности печи с применением паровых завес.
Неужели нет других способов обеспечить безопасность работы печи, не применяя паровую завесу? Оказывается, такие способы существуют и используются во всем мире.
Решение проблемы – установка сети наружных датчиков загазованности в радиусе 10…50 м от печи, которые способны определить минимальные концентрации опасных веществ (Н2, СН4, СО и т.д.) в воздухе рабочей зоны, со световой и звуковой системами оповещения персонала в случаях загазованности. Требуется актуализация
Правил ПБ 09-540–03 касательно пункта 4.5.8.4: в качестве альтернативы паровой завесы печи должна быть «умная» система – сеть из датчиков загазованности, которая не требует расхода энергоресурсов (пара) и затраты на эксплуатацию которой минимальны. Автор статьи, безусловно, за повышение общей безопасности при эксплуатации печи (печей) на предприятиях нефтеи газохимии, но эта безопасность, по его мнению, должна обеспечиваться минимальными затратами энергоресурсов или полностью их исключать.
Актуализация Правил ПБ-09-540–03
Компаниям и предприятиям, эксплуатирующим паровые завесы печей, следует высказаться по этому вопросу публично и направить в Ростехнадзор предложение актуализировать п. 4.5.8.4 Правил ПБ 09-540–03. Ростехнадзор может внести правки в данный пункт Правил или сделать его рекомендательным. Цена этого вопроса в рамках России составляет более 1 млрд. руб./год, решение проблемы будет способствовать повышению эффективности работы предприятий, цехов, установок при безусловном соблюдении Правил ПБ 09-540–03.
Список литературы
- ПБ 09-540-03. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. М.: ПИО ОБТ, 2003.
Автор данной статьи, имеющий большой опыт эксплуатации и инжиниринга печей нефте- и газохимии, высказал свою точку зрения относительно существующего положения вещей. Проблемы печей, особенно в части их эффективности, есть, и их надо решать. Надеемся, что данная тема не оставит специалистов равнодушными, ждем ваших отзывов, предложений, идей.
