Анализ пожарной безопасности нефтебазы

3.3. Оценка возможности  образования горючих

концентраций вне аппаратов и емкостей.

Вне аппаратов горючие  концентрации могут образовываться при утечке паров или жидкостей через сальники насосов, при «больших» и «малых» дыханиях резервуаров, а также при повреждениях.

Пожарная опасность  насосных станций характеризуется  в значительной степени свойствами жидкостей, перекачиваемых насосами (бензинов,

 

Таблица 3.5.

Оценка горючести среды  в резервуарах.

№№ п/п	Тип резервуаров и нефтепродуктов в них	Наличие паровоздушного пространства	Рабочая температура, °С	Температурные пределы воспламенения, ° С		Заключение
				t нпв -10	t впв +10
1	2	3	4	5	6	7
	ЛЕТО			tp=20 °С
1.	РВС бензин	есть	+20	-45	+15	Горючая концентрация не образуется, т.к.   tраб >>tвпв+10
2.	РВС керосин	есть	+20	+14	+35	Концентрация паров керосина взрывоопасна, т.к. tнпв-10 < tр < tвпв+10
3.	РВС дизтоплива	есть	+20	64	108	Горючая концентрация паров не образуется, т.к. tрaб << tнпв -10
	ЗИМА			tp=-20 С
4.	РВС бензин	есть	-20	-45	-15	Горючая концентрация образуется, т.к. tнпв-10 < tp < tвпв+10
5.	РВС керосин	есть	-20	+14	+35	Концентрация паров керосина не взрывоопасна, т.к. tрaб << tнпв-10
6.	РВС дизтоплива	есть	-20	+ 64	+108	Горючая концентрация дизтоплива не взрывоопасна, т.к. tраб<<tнпв-10

 

дизельного топлива, керосина, масла и др.). Наибольшую опасность представляют насосы, осуществляющие перекачку бензинов, т.к. температурные пределы воспламенения этих продуктов сравнимы с температурой окружающего воздуха в различные периоды. Вследствие того, что насосы имеют сальниковые уплотнения, утечка паров перекачиваемых

 

нефтепродуктов может происходить  как через сальники этих насосов, так и через неплотности сальниковых  и фланцевых соединений.

Объем, в котором может  образовываться горючая концентрация паров нефтепродуктов, определяется по формуле:

G(m)

Vвок = ----------------- ∙ Кб, м³.   (1)

��_НКПВ

где: G(m) -количество горючего вещества, поступившего в помещение, кг/час;

Кб  -коэффициент запаса надежности, принимаемый 2;

��_НКПВ  -нижний концентрационный предел воспламенения, кг/м³

Для перевода концентрации паров из % в кг/м³ используем формулу:

М∙��_нкпв, % 
��_нкпв = ----------------------------, кг/м³.   (2)

Vt

где: М = 97,2  -молекулярная масса паров бензина, кг/кмоль;

Vt = 3,4 м³ /кмоль  -молярный объем паров бензина при 20°С;

��_НКПВ = 0,79 об. долей(%).

97,2∙0,79

при этом: ��_нкпв = ----------------------- = 0,22 кг/м³.

3,4

Найдем количество бензина, выходящего через сальники центробежного насоса в течении 1-го часа, по формуле:

G = (0,005 ∙ ρ ∙ d ∙ K

) ∙ Кт   (3)

где: ρ = 740 кг/м³  -плотность бензина;

К = 0,8   -коэффициент испаряемости бензина;

Н = 72 м.вод.ст -напор развиваемый насосом;

Кт = 0,4  -коэффициент, учитывающий уменьшение потерь из

насосов ввиду использования  торцевых уплотнений;

d = 0,07м  -диаметр вала насоса.

Подставив имеющиеся  данные, получим:

G = (0,005 ∙ 740 ∙ 0,07 ∙ 0,8

) ∙ 0,4 = 0,7 кг/час.

   (4)

 

где, V₀ - универсальная газовая постоянная 22,4 м³/кмоль;

t_P  - рабочая температура среды;

Р₀  - давление при нормальных физических условиях 760 мм рт.ст.;

Р_Р  - рабочее давление в аппарате (72 м вод.ст.= 5296 мм рт.ст.)

Тогда объем, в котором образуется местная взрывоопасная концентрация, будет равен:

0,7

Vвок = ------------ ∙ 2 = 6,4 м³.

0,22

Таким образом, в помещении  насосной, при неработающей вентиляции, в течение одного часа, может образоваться местная горючая концентрация в объеме 6,4 м³.

Для контроля загазованности воздуха в насосной целесообразно применение газоанализаторов довзрывоопасных концентраций.

Значительную опасность  для резервуарного парка представляют «большие» и «малые» дыхания  резервуаров, поскольку при выдохе в атмосферу может выходить значительное количество паров нефтепродукта, а при входе в резервуары поступает воздух, который может разбавлять пары до горючих концентраций.

3.4. Возможные  причины повреждений оборудования.

Для резервуаров характерными причинами повреждений могут  быть:

• образование повышенных давлений;
• динамические воздействия;
• коррозия и эрозия стенок аппарата;
• смятие корпуса резервуара от воздействия атмосферного давления при создании вакуума во время его опорожнения.

Давление в резервуарах  может повышаться в результате переполнения резервуаров, уменьшения сечения дыхательной и предохранительной арматуры установленной на крыше резервуаров, вследствие загорания, уменьшение сечения расходных трубопроводов.

Для защиты резервуаров от разрушения при взрыве швы крепления кровли к стенкам резервуара выполняются ослабленными.

 

Основной причиной смятия корпуса вследствие возникновения сверх установленного нормами разряжения внутри резервуара, является неисправность дыхательной и предохранительной арматуры, установленной на кровле. Неисправность дыхательных клапанов наблюдается чаще всего зимой, в результате примерзания и осенью вследствие попадания сухой листвы, травы и прочего мусора в кассеты огнепреградителя при сильном ветре.

На резервуарах  установлены механические дыхательные  клапаны, которые могут примерзать к своим седлам в зимнее время. Предлагается механические дыхательные клапаны заменить клапанами типа НДКМ (непримерзающими). Они предназначены для герметизации газового пространства резервуаров с нефтепродуктами и рассчитаны на давление 2000 Па и вакуум 1000 Па.

Непримерзающий  мембранный дыхательный клапан состоит  из корпуса 1, с седлом 2, тарелки 3, изолированной снизу фторопластовой пленкой, мембраной 4, зажатой между фланцами защитного кожуха 5 и корпуса камеры 6, мембраны 7, с дисками 8, зажатой между фланцами корпуса 6 и крыши 9. Диски соединены с тарелкой 3 цепочкой 10, камера А соединена с газовым пространством резервуара импульсной трубкой 11, размещенной в тарелке 3, камера В сообщается с атмосферой через штуцер 13. В корпусе 1 расположен огневой предохранитель 12. При создании в резервуаре вакуума в камере А создается разрежение, равное разрежению в газовом пространстве резервуара. При достижении расчетного значения вакуума вес узла тарелки 3 будет уравновешен усилием от действия атмосферного давления на поверхности мембраны. При превышении расчетного значения вакуума, тарелка переместится вверх и соединит газовое пространство резервуара с атмосферой.

При уменьшении величины вакуума несколько ниже расчетного, тарелка 3 опустится на седло 2 и клапан закроется.

При создании в резервуарах  давления в камере «А» создается  давление, равное давлению в газовом пространстве резервуара. С возрастанием давления сила, прижимавшая тарелку 3 к седлу 2, увеличивается, за счет чего улучшается герметичность затвора.

 

Давление в камере «А»  прижимает тарелку 3 к седлу 2 и  одновременно стремится поднять мембрану 7 с диском 8, которые соединены гибкой связью с тарелкой 3. Так как давление на нижнюю тарелку по площади в пределах диаметра седла действует сверху и снизу, то общая площадь мембраны 4 с тарелкой 3, передающей усилие давления, меньше общей площади мембраны 7 с дисками 8.

В виду указанной  разницы площадей результатирующее усилие при расчетном давлении поднимает тарелку 3 вверх, и газовое пространство резервуара сообщается с атмосферой.

Техническая характеристика клапана НДКМ:

условный  диаметр присоединительного патрубка  - 250 мм;

давление  срабатывания       - 1600 Па;

вакуум срабатывания       - 180-200 Па;

пропуская способность       - 1500 м³/ч.

Инструкцией предусмотрено производить осмотр клапана не реже одного раза в десять дней в осенне-зимний период и не реже двух раз в месяц в весенне-летний период. При осмотре необходимо проверять целостность мембраны и фторопластового покрытия тарелки, очищать внутренние поверхности от льда и снега. Схема клапана показана на рисунке 3.6.

Во избежание  повреждения корпуса резервуаров  предусмотрено устройство на них  предохранительных клапанов, срабатывающих  при повышении давления или создании вакуума в паровоздушном пространстве резервуара сверх установленных норм.

В эксплуатируемых  длительное время резервуарах и  трубопроводах происходит уменьшение толщины ограждающих конструкций  резервуаров в результате химического  воздействия на них. Наиболее интенсивно коррозия воздействует на внутренние поверхности в результате образования на них отложений сернистых соединений. Сера вступает в реакцию взаимодействия с металлом, из которого изготовлены резервуары и трубопроводы, из-за чего происходит коррозия внутренних поверхностей с образованием сернистых соединений железа.

 

 

 

Рис. 3.6. Непримерзающий дыхательный клапан типа НДКМ:

1.Корпус, 2.Защитный кожух, 3.Седло, 4.Тарелка, 5.Мембрана, 6.Корпус мембраны, 7.Мембрана, 8.Крышка, 9.Диски, 10.Штуцер, 11.Цепочка, 12.Огневой предохранитель, 13.Импульсная коробка, А и Б - камеры.

Сернистые соединения железа - пористые вещества, не обладающие механической прочностью, легко окисляются на воздухе.

Fe + S = Fe S

2Fe + 3S = Fe2 S3

3Fe + 4S = Fe3S4

 

Разрушительному действию химической коррозии подвергаются наиболее слабые места - швы, разъемные соединения, прокладки, места изгибов, поворотов трубопроводов.

Для защиты от коррозии внешние  поверхности резервуаров и трубопроводов  регулярно покрывают антикоррозийными составами и красками. Для защиты внутренних поверхностей производится очистка нефтепродуктов от примесей воды, серы, сернистых соединений и других вредных для металла веществ. Кроме того, регулярно проводятся плановые профилактические ремонты с очисткой внутренних поверхностей резервуаров и трубопроводов.

При длительном хранении нефтепродуктов, особенно высоковязких, на днищах резервуаров образуются уплотненные  осадки, которые нельзя удалить при  откачке основного продукта насосами. Если их своевременно не размывать или не удалять, то при огневых ремонтных работах осадки могут стать причиной взрыва или пожара.

Наиболее прогрессивным  способом очистки резервуаров является размыв донных отложений с помощью специальных устройств – гидромониторов, монтируемых в резервуары, которые в настоящее время применяются на ряде нефтебаз страны.

На «Ярославском НПЗ» такие устройства не используются, а применяется химико-механизированный способ очистки.

Целесообразно применение размывающих устройств, в целях  снижения риска повреждения оборудования и возникновения аварийной ситуации при механизированном способе очистки. Так же механизированный способ сам по себе может являться источником зажигания, увеличивая риск возможного возникновения взрыва и пожара.

3.5. Характерные источники зажигания.

В данном технологическом  процессе источниками зажигания  могут быть:

• самовозгорание сульфидов железа;
• искры механического происхождения;
• перегрев подшипников насосов, сальников насосов и электродвигателей;
 

• разряды статического и атмосферного электричества.

Окисление сернистых  соединений железа начинается с подсыхания поверхности и контакта ее с кислородом воздуха, при этом температура постепенно повышается до 600 - 700°С.

Избежать  самовозгорания сернистых отложений  можно путем очистки нефтепродуктов от серы и сероводорода, а также при постепенном окислении образовавшихся в них самовозгорающихся отложений. Медленное окисление пирофорных (самовозгорающихся) соединений обеспечивает добавка небольшого количества воздуха - до 0,5 % к водяному пару, подаваемому на продувку резервуаров или заполнение их водой с постепенным снижением ее уровня.