УТВЕРЖДЕНЫ

Госгортехнадзором

ПРАВИЛА
УСТРОЙСТВА И БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
ФАКЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

ПБ 09-12-92

Редакционная коллегия: Е. А. Малов, Э. С. Стародубцев, А. А. Шаталов, Р. А. Стандрик, А. И. Эльнатанов, А. В. Куликов

Настоящие Правила подготовлены на основе Правил устройства и безопасной эксплуатации факельных систем, утвержденных Госпроматомнадзором СССР 3 декабря 1991 г., с внесением ряда дополнений и изменений.

При подготовке Правил учтен передовой опыт работы отечественных предприятий и зарубежных фирм в области обеспечения безопасной эксплуатации факельных систем.

Правила распространяются на предприятия и организации химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей отраслей промышленности независимо от форм собственности.

С введением в действие настоящих Правил считать утратившими силу Правила устройства и безопасной эксплуатации факельных систем, утвержденные в 1984 г. (ПУ и БЭФ-84).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Факельная система предназначена для сброса и последующего сжигания горючих газов и паров в случаях:

срабатывания устройств аварийного сброса, предохранительных клапанов, гидрозатворов, ручного стравливания, а также освобождения технологических блоков от газов и паров в аварийных ситуациях автоматически или с применением дистанционно управляемой запорной арматуры и др.;

постоянных, предусмотренных технологическим регламентом сдувках;

периодических сбросов газов и паров, пуска, наладки и остановки технологических объектов.

Термины, употребляемые в настоящих Правилах, и их определения приведены в прил. .

1.2. Проектирование, строительство, реконструкция и эксплуатация факельных систем взрывопожароопасных и взрывоопасных производств, подконтрольных Госгортехнадзору России, должны проводиться в соответствии с требованиями строительных норм и правил, Общих правил взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств, Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, Правил устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов для горючих, токсичных и сжиженных газов, Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений и настоящих Правил.

Порядок и сроки приведения действующих факельных систем в соответствие с требованиями настоящих Правил определяются руководителями предприятий по согласованию с органами Госгортехнадзора России.

1.3. До приведения факельных систем в соответствие с требованиями настоящих Правил предприятиями совместно с проектными организациями должны быть разработаны и утверждены в установленном порядке мероприятия по повышению безопасности действующих факельных систем, согласованные с органами Госгортехнадзора России.

1.4. На предприятиях, эксплуатирующих факельные системы, должны быть составлены и утверждены в установленном порядке инструкции по их безопасной эксплуатации.

Указанные инструкции подлежат пересмотру раз в пять лет. При необходимости внесения дополнений в инструкции, а также в случае изменений в схеме или режиме работы они должны быть пересмотрены до истечения срока их действия.

1.5. Ввод в эксплуатацию вновь сооружаемых факельных систем с отступлением от настоящих Правил, а также без инструкций по безопасной эксплуатации запрещается.

В обоснованных случаях отступления от Правил согласовываются с Госгортехнадзором России в установленном порядке.

1.6. Для контроля за работой факельных систем приказом (распоряжением) по предприятию, производству, цеху, где эксплуатируются эти системы, из числа инженерно-технических работников назначаются ответственные лица, прошедшие проверку знаний настоящих Правил.

1.7. Электроприемники факельных систем (устройства контроля пламени, запальные устройства и средства КИП) по надежности электроснабжения относятся к потребителям первой категории.

2. ВИДЫ СБРОСОВ И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ

2.1. При проектировании технологических процессов в необходимых случаях следует предусматривать поблочное освобождение аппаратуры и трубопроводов от взрывоопасных газов и паров с соответствующим автоматическим по заданной программе или дистанционным управлением отсекающими устройствами, прекращающими поступление газов и паров в аварийный блок.

2.2. Сбросы горючих газов и паров, разделяющиеся на постоянные, периодические и аварийные, для сжигания или сбора и последующего использования следует направлять в факельные системы:

общую (при условии совместимости сбросов);

отдельную;

специальную.

Принципиальные схемы сброса газов и паров приведены в прил. и .

2.3. По каждому источнику сброса газов и паров, направляемых в факельные системы, должны быть определены возможные их составы и параметры (температура, давление, плотность, расход, продолжительность сброса, а также параметры максимального, среднего и минимального суммарного сбросов с объекта).

2.4. Для предупреждения образования в факельной системе взрывоопасной смеси следует использовать продувочный газ - топливный или природный, инертные газы, в том числе газы, получаемые на технологических установках и используемые в качестве инертных газов.

Принципиальная схема подачи продувочного газа приведена в прил. .

2.5. Содержание кислорода в продувочных и сбрасываемых газах и парах, в том числе в газах сложного состава, не должно превышать 50 % минимального взрывоопасного содержания кислорода в возможной смеси с горючим.

2.6. При сбросах водорода, ацетилена, этилена и окиси углерода и смесей этих быстрогорящих газов содержание кислорода в них должно составлять не более 2 % объемных.

2.7. Запрещается направлять в факельную систему вещества, взаимодействие которых может привести к взрыву (например, окислитель и восстановитель).

2.8. В газах и парах, сбрасываемых в общую и отдельную факельные системы, не должно быть капельной жидкости и твердых частиц. Для этих целей в границах технологической установки необходимо устанавливать сепараторы.

В факельном коллекторе и подводящих трубопроводах температура газов и паров должна быть такой, при которой исключена возможность кристаллизации продуктов сброса.

2.9. Для факельной системы с установкой сбора углеводородных газов и паров температура сбрасываемых газов и паров на выходе из технологической установки должна быть не выше 200 и не ниже –30 °С, а на расстоянии 150-200 м перед входом в газгольдер - не более 60 °С.

2.10. Запрещается использовать в качестве топлива сбрасываемые углеводородные газы и пары с объемным содержанием в них инертных газов более 5 %, веществ I и II классов опасности (кроме бензола) - более 1 %, сероводорода - более 8 %.

Сбросы, при сжигании которых в продуктах сгорания образуются или сохраняются вредные вещества I и II классов опасности, следует направлять в специальные емкости для дальнейшей утилизации и переработки.

Отступления от требований настоящего пункта могут допускаться только при соответствующем обосновании и по согласованию с органами Госгортехнадзора России.

2.11. Не допускаются постоянные и периодические сбросы газов и паров в общие факельные системы, в которые направляются аварийные сбросы, если совмещение указанных сбросов может привести к повышению давления в системе до величины, препятствующей нормальной работе предохранительных клапанов и других противоаварийных устройств.

2.12. Потери давления в факельных системах при максимальном сбросе не должны превышать:

для систем, в которые направляются аварийные сбросы газов и паров, - 0,02 МПа на технологической установке и 0,08 МПа на участке от технологической установки до выхода из оголовка факельного ствола;

для систем с установкой сбора углеводородных газов и паров - 0,05 МПа от технологической установки до выхода из оголовка факельного ствола.

Для отдельных и специальных факельных систем потери давления не ограничиваются и определяются условиями безопасной работы подключенных к ним аппаратов.

2.13. Горючие газы и пары, сбрасываемые с технологических аппаратов через гидрозатворы, рассчитанные на давление меньшее, чем давление в факельном коллекторе, следует направлять в специальную факельную систему или по специальному факельному трубопроводу, не связанному с коллектором от других предохранительных устройств аварийного сброса, постоянных и периодических сбросов.

Специальный трубопровод через отдельный сепаратор необходимо подключать непосредственно к стволу факельной установки.

2.14. В обоснованных случаях допускается установка запорной арматуры после гидрозатворов на месте врезки в общую факельную систему (при исключении возможности случайного ее закрытия). Одновременно предусматриваются дополнительные меры безопасности, в том числе снятие штурвала запорной арматуры, опломбирование ее в открытом состоянии, установка на ней специальных кожухов, вывод сигнала о положении арматуры на пульт управления.

Тип запорной арматуры определяется проектной организацией.

3. СБРОСЫ ОТ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ КЛАПАНОВ

3.1. Сбросы от предохранительных клапанов направляются в факельные системы.

3.2. Сбросы газов и паров от предохранительных клапанов, установленных на сосудах и аппаратах, работающих со средами, не относящимися к взрывоопасным и вредным веществам, а также сброс легких газов разрешается направлять через сбросную трубу в атмосферу.

Устройство сбросных труб и условия сброса должны обеспечивать эффективное рассеивание сбрасываемых газов и паров, исключающее образование взрывоопасных концентраций в зоне размещения технологического оборудования, зданий и сооружений. Расчет концентраций горючего газа при сбросе через сбросную трубу приведен в прил. . При этом следует предусматривать устройства, предотвращающие попадание жидкости в сбросные трубы и ее скопление.

Примечания.

1. К легким газам относятся метан, природный газ и водородсодержащий газ с плотностью не более 0,8 по отношению к плотности воздуха.

2. В случае возможности изменения состава сбрасываемого газа, приводящего к увеличению его плотности более 0,8 по отношению к плотности воздуха, сброс газа в атмосферу не допускается.

3. При организации сбросов в атмосферу следует руководствоваться Методикой расчета концентрации в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий, и санитарными нормами.

3.3. Сбросы от предохранительных клапанов горючих газов и паров, содержащих вещества I и II классов опасности в количествах не более 1 % объемных (сероводород - до 8 % объемных), допускается направлять в общую факельную систему.

3.4. Сбросы от предохранительных клапанов газов и паров, содержащих вещества I и II классов опасности в количествах более 1 % объемных, должны подвергаться очистке и обезвреживанию (нейтрализация, поглощение, разложение, сжигание и т.п.). Для сжигания такие сбросы направляются в отдельную или специальную факельную систему.

3.5. Горючие газы и пары от предохранительных клапанов, установленных на складских емкостях, предназначенных для хранения сжиженных углеводородных газов и легковоспламеняющихся жидкостей, должны сбрасываться в отдельную или специальную факельную систему.

В обоснованных случаях такие сбросы допускается направлять для сжигания в факельный ствол общей факельной системы.

4. КОЛЛЕКТОРЫ, ТРУБОПРОВОДЫ, НАСОСЫ

4.1. Для отдельных и специальных факельных систем следует предусматривать один факельный коллектор и одну факельную установку.

Общие факельные системы должны иметь два факельных коллектора и две факельные установки для обеспечения безостановочной работы.

При сбросах в общую факельную систему газов, паров и их смесей, не вызывающих коррозии более 0,1 мм в год, допускается обеспечивать факельные установки одним коллектором.

4.2. На общих факельных системах в местах разветвления трубопроводов с целью отключения от факельных систем технологических установок, складов, переключения сепараторов, коллекторов и факельных стволов возможно размещение в горизонтальном положении запорных устройств, опломбированных в открытом состоянии.

4.3. Факельные коллекторы и трубопроводы должны быть минимальной длины и иметь минимальное число поворотов, их необходимо прокладывать над землей (на опорах и эстакадах).

4.4. На факельных коллекторах и трубопроводах запрещается устанавливать сальниковые компенсаторы.

4.5. Тепловая компенсация факельных коллекторов и трубопроводов должна рассчитываться с учетом максимальной и минимальной температур сбрасываемых газов и паров, максимальной температуры пара для пропарки, а также температуры обогревающей среды для обогреваемых коллекторов и средней температуры наиболее холодной пятидневки.

4.6. Коллекторы и трубопроводы факельных систем должны иметь, при необходимости, тепловую изоляцию и (или) на них должны быть установлены обогревающие спутники для предотвращения конденсации и кристаллизации веществ в факельных системах.

4.7. На факельных установках, предназначенных для сжигания горячих газов и паров, следует применять сепаратор с постоянным отводом жидкости.

4.8. Факельные коллекторы и трубопроводы необходимо прокладывать с уклоном в сторону сепараторов не менее 0,003. Если невозможно выдерживать указанный уклон, в низших точках факельных коллекторов и трубопроводов размещают устройства для отвода конденсата. Конструкция сборников конденсата должна исключать унос жидкости и предусматривать их тепловую изоляцию и наружный обогрев. Сборники конденсата должны опорожняться автоматически, а в обоснованных случаях - дистанционно из операторной. Для откачки конденсата из сепараторов и сборников применяются центробежные насосы.

4.9. Врезка цеховых трубопроводов в факельный коллектор должна производиться сверху в целях исключения заполнения их жидкостью.

4.10. При незначительном содержании конденсата в сепараторах на факельных установках, предназначенных для сжигания паров низкокипящих жидкостей (включая пропан, пропилен, аммиак и аммиаксодержащие газы), удалять жидкость из сепаратора разрешается за счет подачи пара или горячей воды в наружный змеевик, обогревающий сепаратор, при этом необходимо исключить возможность повышения давления в емкости выше расчетного.

4.11. При наличии в сбросных газах твердых или смолистых осадков следует устанавливать два параллельных сепаратора. При малом содержании примесей сепаратор допускается оснащать байпасной линией с системой сблокированных задвижек «закрыто-открыто» и быстросъемными заглушками, обеспечивающими постоянный проток газа и возможность чистки сепаратора.

4.12. В зависимости от места установки необходимо применять насосы, изготовленные по 1 или 2 категориям размещения в соответствии с .

4.13. Установка факельного сепаратора и насоса по отношению друг к другу осуществляется исходя из условия обеспечения заполнения насоса конденсатом при его поступлении в сепаратор и исключения возникновения кавитации при работе насоса.

4.14. Всасывающий трубопровод должен иметь минимальную длину и уклон в сторону насоса, в нем не должно быть застойных зон.

Горизонтальные участки всасывающих трубопроводов следует располагать внизу (у насосов). Необходимо избегать горизонтальных участков непосредственно после сепаратора, для чего выход всасывающего трубопровода из нижнего штуцера сепаратора к насосу следует размещать вертикально вниз.

4.15. Диаметр всасывающего трубопровода определяется по максимальной производительности насоса, принимаемой по графической характеристике.

4.16. Все трубопроводы и арматура обвязки насосов во избежание замерзания в холодное время года должны обогреваться и иметь тепловую изоляцию.

4.17. Включение и выключение насосов для откачки конденсата из сборников и сепараторов должны быть как автоматическими, так и с места их установки (выполняется в соответствии со схемой прил. ).

при постоянных и периодических сбросах - на сумму периодических (с коэффициентом 0,2) и постоянных сбросов от всех подключенных технологических установок, но не менее чем на сумму постоянных сбросов и максимального периодического сброса (с коэффициентом 1,2) от установки с наибольшей величиной этого сброса;

при аварийных сбросах - на сумму аварийных сбросов (с коэффициентом 0,25) от всех подключенных установок, но не менее чем на величину аварийного сброса (с коэффициентом 1,5) от установки с наибольшей величиной этого сброса.

Примечание.

Допускается рассчитывать пропускную способность на сумму аварийных сбросовот всех подключенных технологических установок; при аварийных, постоянных и периодических сбросах - на сумму всех видов сбросов, рассчитанных в порядке, установленном настоящим пунктом.

4.20. Площадь проходного сечения задвижек для аварийного сброса с ручным или дистанционным включением привода должна соответствовать пропускной способности факельного коллектора на выходе с установки.

4.21. На трубопроводах сбрасываемых газов и паров фланцевые соединения устанавливаются только в местах присоединения арматуры, контрольно-измерительных приборов, а для монтажных соединений - в местах, где сварка невыполнима.

Каждый сварной шов факельного коллектора (трубопровода) и факельного ствола проверяют неразрушающим методом, обеспечивающим эффективный контроль качества сварного шва.

4.22. На коллекторе перед факельным стволом или на факельном стволе должно быть фланцевое соединение для установки заглушки при проведении испытаний на прочность.

4.23. Для продувки технологических установок и цеховых факельных трубопроводов азотом или воздухом при пуске или остановке на ремонт в обоснованных случаях на выходе с технологической установки устанавливается свеча с отключающей арматурой.

4.24. Во избежание образования взрывоопасной смеси необходимо предусматривать непрерывную подачу продувочного (топливного или инертного) газа в начало факельного коллектора. В случае прекращения подачи топливного газа должна быть обеспечена автоматическая подача инертного газа. Количество продувочного газа определяется в соответствии с п. настоящих Правил.

5. ФАКЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

5.1. При работе факельной установки необходимо обеспечивать стабильное горение в широком интервале расходов газов и паров, бездымное сжигание постоянных и периодических сбросов, а также безопасную плотность теплового потока и предотвращение попадания воздуха через верхний срез факельного ствола.

5.2. Конструкция факельной установки должна предусматривать наличие факельного ствола, оснащенного оголовком и газовым затвором, средств контроля и автоматизации, дистанционного электрозапального устройства, подводящих трубопроводов топливного газа и горючей смеси, дежурных горелок с запальниками.

При необходимости факельная установка оснащается сепаратором, гидрозатвором, огнепреградителем (при сбросе ацетилена), насосами и устройством для отвода конденсата.

Примечания.

1. В обоснованных случаях для сжигания газов и паров допускается применение специальных наземных факельных установок без факельного ствола.

2. При наличии в сбросных газах и парах твердых и смолистых веществ, которые, отлагаясь, уменьшают площадь проходного сечения газового затвора, последний не устанавливается.

5.3. Диаметр верхнего среза факельного оголовка для обеспечения стабильного (без срыва) горения следует рассчитывать по максимальной скорости газов и паров, которая не должна превышать 0,5 скорости звука в сбросном газе. При сжигании газов и паров с плотностью более 0,8 относительно плотности воздуха скорость сброса не должна превышать 120 м/с.

5.4. Для полноты сжигания сбрасываемых углеводородных газов и паров (за исключением природного и некоптящих газов) следует предусматривать подачу водяного пара, воздуха или воды. Количество пара определяется расчетом исходя из условия обеспечения бездымного сжигания постоянных сбросов.

Если отношение скорости сброса к скорости звука составляет более 0,2, то подача пара не требуется.

5.5. Дежурные горелки с запальниками следует устанавливать на факельном оголовке. Число горелок определяется в зависимости от диаметра факельного оголовка в соответствии с данными, приведенными ниже

Диаметр факельного оголовка, мм
Число горелок, шт.		Не менее 2	Не менее 3	Не менее 4	Не менее 5

5.6. К факельному стволу должен быть обеспечен подвод топливного газа для дежурных горелок, а к устройству зажигания пламени - топливного газа и воздуха для приготовления запальной смеси. Для исключения конденсации паров воды и ее замерзания в трубопроводах в холодное время года топливный газ необходимо осушать или подавать по обогреваемому трубопроводу. Топливный газ не должен содержать механических примесей.

не менее 0,05 м/с - с газовым затвором;

не менее 0,9 м/с - без газового затвора при плотности продувочного (топливного) газа 0,7 кг/м 3 и более;

не менее 0,7 м/с - без газового затвора при инертном продувочном газе (азоте).

Примечание.

В факельных системах, не оборудованных газовыми затворами, запрещается использовать в качестве продувочного газа топливный газ, плотность которого менее 0,7 кг/м 3 .

10.3. Перед прекращением сброса горючих газов и паров, нагретых до высокой температуры, необходимо обеспечить дополнительную подачу продувочного газа с целью предотвращения образования вакуума в факельной системе при охлаждении или конденсации.

10.4. Перед проведением ремонтных работ факельная система должна быть отсоединена стандартными заглушками от технологических установок и продута азотом (при необходимости пропарена) до полного удаления горючих веществ с последующей продувкой воздухом до объемного содержания кислорода не менее 18 % и содержания вредных веществ не более ПДК.

Конкретные мероприятия по обеспечению безопасности ремонтных работ должны разрабатываться в соответствии с руководящими материалами.

10.5. Ремонт факельных оголовков при расположении в общей зоне ограждения нескольких факельных стволов следует проводить в теплозащитном костюме.

10.6. Запрещается во время грозы находиться на площадке факельной установки и прикасаться к металлическим частям и трубам.

10.7. В зоне ограждения факельного ствола запрещается находиться лицам, не связанным с эксплуатацией факельных систем.

10.8. Факельные установки должны быть обеспечены первичными средствами пожаротушения в соответствии с действующими нормами.

Приложение 1

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

АВАРИЙНЫЕ СБРОСЫ - горючие газы и пары, поступающие в факельную систему при срабатывании рабочих предохранительных клапанов и других устройств аварийного сброса. Величина аварийного сброса принимается равной максимально возможному сбросу из технологической установки.

ГАЗОВЫЙ ЗАТВОР - устройство для предотвращения попадания воздуха в факельную систему через верхний срез факельного ствола и снижения расхода продувочного газа.

МИНИМАЛЬНОЕ ВЗРЫВООПАСНОЕ СОДЕРЖАНИЕ КИСЛОРОДА - концентрация кислорода в горючей смеси, ниже которой воспламенение и горение смеси становятся невозможными при любой концентрации горючего в смеси.

НАЧАЛО ФАКЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ - участки факельных трубопроводов (коллекторов), непосредственно примыкающие к границе технологической установки.

ОБЩАЯ ФАКЕЛЬНАЯ СИСТЕМА - факельная система, которая обслуживает группу технологически не связанных производств (установок).

ОТДЕЛЬНАЯ ФАКЕЛЬНАЯ СИСТЕМА - система, обслуживающая одно производство, один цех, одну технологическую установку, один склад или несколько технологических блоков, которые связаны единой технологией в одну технологическую нитку и могут останавливаться одновременно (один источник сброса).

ПЕРИОДИЧЕСКИЕ СБРОСЫ - горючие газы и пары, направляемые в факельную систему при пуске, остановке оборудования, отклонениях от технологического режима.

ПОСТОЯННЫЕ СБРОСЫ - горючие газы и пары, поступающие непрерывно от технологического оборудования и коммуникаций при нормальной их эксплуатации.

ПОСТОЯННЫЙ ОТВОД ЖИДКОСТИ - непрерывное ее удаление из сепаратора самотеком без использования насосов.

РАБОЧИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН - клапан, установленный в соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, для предотвращения роста давления в аппарате.

РЕЗЕРВНЫЙ РАБОЧИЙ КЛАПАН - предохранительный клапан, установленный параллельно рабочему и включаемый в работу блокировочным устройством «закрыто-открыто».

СБРОСНАЯ ТРУБА - вертикальная труба для сброса газов и паров в атмосферу без сжигания.

СБРОСЫ (СБРОСНЫЕ ГАЗЫ И ПАРЫ) - отходящие от производства, цеха, технологической установки, склада или иного источника горючие газы и пары, которые не могут быть непосредственно использованы в данной технологии.

СВЕЧА - устройство для выпуска продувочного газа в атмосферу.

СПЕЦИАЛЬНАЯ ФАКЕЛЬНАЯ СИСТЕМА - система для сжигания газов и паров, которые по своим свойствам и параметрам не могут быть направлены в общую или отдельную факельную систему. Сбросы в этом случае имеют следующие особенности: сбрасываемые газы содержат вещества, склонные к разложению с выделением тепла; полимеризующиеся продукты, агрессивные вещества, механические примеси, уменьшающие пропускную способность трубопроводов; продукты, способные вступать в реакцию с другими веществами, направляемыми в факельную систему; сероводород в концентрациях более 8 %. Используется также, если давление в технологической установке не обеспечивает сброс в общую факельную систему и т.д.

СПЕЦИАЛЬНЫЙ ФАКЕЛЬНЫЙ ТРУБОПРОВОД - трубопровод для подачи сбросного газа к факельной установке (факельному оголовку) при особых условиях, не совпадающих с условиями в факельном коллекторе.

УСТАНОВКА СБОРА УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ И ПАРОВ - совокупность устройств и сооружений, предназначенных для сбора и кратковременного хранения сбрасываемых газов общей факельной системы, возврата газа и конденсата на предприятие для дальнейшего использования.

ФАКЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕКТОР - трубопровод для сбора и транспортировки сбросных газов и паров от нескольких источников сброса.

ФАКЕЛЬНЫЙ ОГОЛОВОК - устройство из жаропрочной стали с дежурными горелками и запальниками, оснащенное приспособлениями для подачи водяного пара, распыленной воды и воздуха.

ФАКЕЛЬНЫЙ СТВОЛ - вертикальная труба с оголовком и газовым затвором.

ФАКЕЛЬНЫЙ ТРУБОПРОВОД - трубопровод для подачи сбросных газов и паров от одного источника сброса.

ФАКЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА - совокупность устройств, аппаратов, трубопроводов и сооружений для сжигания сбрасываемых газов и паров.

Приложение 2
(рекомендуемое)

Принципиальная схема сброса газов (паров) в факельную систему от предохранительных клапанов

1 - защищаемый аппарат; 2 - цеховой сепаратор; 3 - факельный сепаратор; 4 - факельный ствол; 5 - газовый затвор; 6 - блокировочное устройство «закрыто-открыто»; 7 - цеховой коллектор; 8 - факельный коллектор; 9 - продувочный газ; 10 - линия ручного сброса; 11 - граница цеха; 12 - сброс газов от ПК на др. аппаратах цеха; 13 - сброс газов от др. цехов производства

Приложение 3
(рекомендуемое)

Принципиальная схема сброса газов (паров) в факельную систему с постоянным отводом конденсата из сепаратора через гидрозатвор

1 - факельный коллектор; 2 - блокировочное устройство; 3 - факельный ствол; 4 - сепаратор (вариант А); 5 - сепаратор (вариант В); 6 - подача затворной жидкости; 7 - гидрозатвор; 8 - продувочный газ

Приложение 4
(рекомендуемое)

Принципиальная схема подачи продувочного газа в факельный коллектор

1 - подача продувочного (топливного) газа; 2 - факельный коллектор; 3 - источник сброса, наиболее удаленный от факельной установки; 4 - подача азота

Приложение 5
(рекомендуемое)

РАСЧЕТ
концентраций горючего газа при сбросе из предохранительного клапана через сбросную трубу

Расчет проведен для условий, когда выброс осуществляется горизонтально в течение длительного времени при наихудших метеоусловиях (штиль), а максимальная приземная концентрация газа не превышает 50 % нижнего предела распространения пламени (воспламенения). Для уменьшения приземной концентрации рекомендуется сбросной патрубок направлять вертикально вверх.

1. Величина приземной концентрации газа на различных расстояниях от предохранительного клапана определяется по формуле:

Г/м 3 ,

где М - количество сбрасываемого газа, г/с;

V - секундный объем сбрасываемого газа при нормальном давлении, м 3 /с;

d - диаметр сбросного патрубка, м;

Х - горизонтальное расстояние от сбросного патрубка до места, в котором определяется концентрация, м;

r , r в - плотность сбрасываемого газа и окружающего воздуха, кг/м 3 ;

h - высота сбросного патрубка, м.

2. Величина максимальной приземной концентрации газа определяется по формуле:

Г/м 3 .

3. Расстояние, на котором наблюдается максимальная приземная концентрация, составляет:

4. Минимальная высота выброса определяется по формуле:

где С нпв - концентрация нижнего предела распространения пламени, г/м 3 .

2. Опасной зоной считается круг радиусом Х м.

Приложение 6
(рекомендуемое)

Схема оснащения насосов для откачки углеводородов трубопроводами, контрольно-измерительными приборами и средствами автоматики

1 - рабочий насос; 2 - вход уплотняющей жидкости торцевого уплотнения вала рабочего насоса; 3 - вентиль возвратного трубопровода рабочего насоса; 4 - задвижка нагнетательного трубопровода рабочего насоса; 5 - минимальный уровень жидкой фазы в сепараторе; 6 - уровень начала откачки жидкой фазы из сепаратора; 7 - максимальный уровень жидкой фазы в сепараторе; 8 - перфорированная труба; 9 - задвижка нагнетательного трубопровода резервного насоса; 10 - вентиль возвратного трубопровода резервного насоса; 11 - резервный насос; 12 - вход уплотняющей жидкости торцевого уплотнения вала резервного насоса; 13 - задвижка всасывающего трубопровода резервного насоса; 14 - задвижка всасывающего трубопровода рабочего насоса

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ НАСОСОВ

Ситуация 1

Сброс углеводородных газов в факельную систему не производится. Факельная система заполнена топливным или инертным газом. Факельный сепаратор и насосы жидкостью не заполнены. Задвижки (приложение - поз. 13 и 14), вентили (поз. 3 и 10) находятся в открытом положении. Задвижки (поз. 4 и 9) закрыты.

Ситуация 2

Происходит сброс углеводородных газов в факельную систему. В сепараторе появляется конденсат, который по всасывающему трубопроводу поступает в оба насоса и заполняет их. Отвод газовой фазы происходит из нагнетательных линий насосов в сепаратор по трубопроводу Ду 25 через дроссельную шайбу с отверстием в ней 10 мм.

Ситуация 3

В факельном сепараторе продолжается накопление жидкости. Жидкость достигает уровня откачки (1/4 высоты сепаратора). Автоматически включается рабочий насос. Открывается задвижка на нагнетании (приложение - поз. 4). Если уровень продолжает повышаться и достигает максимального уровня (1 / 2 высоты сепаратора), дается команда на включение резервного насоса и открывается задвижка (поз. 9) на линии нагнетания резервного насоса.

Ситуация 4

В результате откачки количество жидкости в сепараторе уменьшается до минимального уровня, который определяется временем остановки насоса. При достижении этого уровня насос (насосы) автоматически выключается и закрываются задвижки на нагнетании.

Приложение 7

РАСЧЕТ
плотности теплового потока от пламени, минимального расстояния и высоты факельного ствола

1. Обозначения и определения.

C pi , C vi - теплоемкости компонентов, Дж/(моль · К);

D - диаметр факельной трубы, м;

k - показатель адиабаты,

М - молекулярная масса, кг/(кг/кг/моль);

N i - молярная доля i -го компонента в смеси;

Т - температура газа, К ;

V - скорость истечения сбросного газа, м/с;

V в - скорость ветра на уровне центра плам ни, м/с,

При H + Z < 6 0,

При 60 < H + Z < 200;

V т - максимальная скорость ветра, м/с, определяемая по приложению 4 «Строительная климатология и геофизика».

V зв - скорость звука в сбрасываемом газе, м/с:

m - отношение скорости истечения к скорости звука в сбрасываемом газе, m = V / V зв .

Предлагается факельный оголовок с подачей пара диаметром 30" с панелью розжига и контроля пламени пилотных горелок. Диаметр оголовка 30" выбран исходя из диаметра факельного ствола 800 мм, для сжигания максимального аварийного сброса 1630 кг/ч достаточно было бы оголовка диаметром 6".

Данные технологического процесса факельного сжигания

	Максимальный сброс
Расход, кг/ч	1630
Температура, °С	25
Давление на входе в ствол (избыточное), кПа	70
Молекулярный вес, кг/кмоль	44-57
Состав факельного газа, % об.
CH 4 -С2Н6	1.0
СЗН8	до 97.0
iC 4 H 10	до 97.0
nС4Н10	до 98.0
С5Н14	до 0,5
Диаметр входного патрубка, мм	800
Бездымность	Да
Пар для бездымной работы	да
Скорость ветра, м/с	4
Конструктивные требования
Расчетное давление (избыточное)	3.5 кг/см²
Расчетная температура	-52 °С / + 38 °С
Максимальная скорость ветра	4 м/с
Сейсмичность	6 баллов
Условия площадки
Температура воздуха	-52 °С / +38 °С
Атмосферное давление	1 атм
Энергоресурсы
Пилотный газ	Природный газ
Продувочный газ	Природный газ
Газ для розжига	Требуется
Сжатый воздух для розжига	требуется
Пар	Да*
Электроэнергия	220/380В, 50Гц, 3ф. (пульт управления)
Электроклассификация	ГОСТ 15150-69

Примечания:

* Давление пара на входе в оголовок должно быть не менее 7 бар (изб.)
** Температура пара 250 °С (расчетная).

Рабочие характеристики
Расчетный расход, кг/ч	1630	1630
Молекулярный вес, кг/кмоль	44	57
Температура газа	25	25
Низшая теплотворная способность (БТЕ/ф3)	2332	2980
Перепад давления в факельном оголовке. кПа (изб.)	10	10
Скорость на выходе, Mach (м/с)	0.005	0.006
Бездымность*	Да	Да
Тепловое излучение (на расстоянии 50 м от основания факела)	<1.4 кВт/м²	<1.4 кВт/м²
Уровень шума (на расстоянии 50 м от основания факела)**	80 дБА	80 дБА

Примечания:

* Подача пара обеспечит полностью бездымное сжигание сбрасываемого газа.
** Уровни шума включают погрешность ±3 дБ. Уровни шума не включают пренебрежимо малое значение фонового шума. Фоновый шум должен быть как минимум на 10 дБ меньше расчитанных уровней шума в каждом диапазоне частот

Примечания:

* Продувочным газом может быть любой газ выше точки росы при внешних условиях без кислорода, без пара и без водорода.
** Паровая труба идущая по стволу факела должна быть в обязательном порядке изолирована с целью обеспечения необходимых параметров пара у факельного оголовка.

Основное предложение

• Факельный оголовок со вспомогательной подачей пара, оборудованный стабилизационным кольцом, ветрозащитным экраном, паровыми линиями, пилотными линиями и манифольдом
• Аэродинамический затвор
• 3 (три) ветрозащищенных пилотных горелки с высокоэнергетическим запальником. Каждая пилотная горелка оборудована единичной термопарой
• Соединительная кабельная коробка для соединения термопары с кабелем
• Стыковочные фланцы с прокладками и болтами (крепежными элементами), включая 10% запасных болтов и 2 набора прокладок на размер.
• Блок регулировки пилотного газа
• Ручная/Автоматическая комбинированная система зажигания (высокоэнергетическая и с генератором фронта пламени («бегущий огонь»)), включая высокоэнергетические электроды, кабели от трансформатора к электродам, трубопроводы розжига от блока розжига до пилотных горелок.
• 140 м удлинительного кабеля термопар
• 3x140 м кабель высокоэнергетического зажигания
• Техническая документация на русском языке, сертификат ГОСТ-Р.

Опционально:

• Оптическая система обнаружения пламени пилотных горелок
• Блок регулировки подачи пара

Экономичный факельный оголовок с подачей пара является экономически выгодным решением для достижения бездымного горения. Хотя оголовок эффективно использовался в течение некоторого времени, наш новый дизайн предлагает усовершенствованные технические характеристики.

• Эффективное Бездымное горение
• Усовершенствованная шумоизоляция и потребление пара
• Стабильность работы
• Минимизация износа
• Уменьшение опускания пламени

Бездымная работа:

Дым появляется при неполном сгорании газов, и нагоревший углерод поступает в атмосферу в виде дыма. Неполное сгорание является результатом недостаточного количества смешанного воздуха в центре факела для обеспечения полного сгорания. Факельный оголовок перемешивает воздух и газ внутри пламени и обеспечивает полное сгорание. Конструкция факельного оголовка состоит из многоточечной системы паровых сопел, установленных на коллектор (с уплотнительным кольцом) на вершине факельного оголовка. Для достижения бездымного горения факельный оголовок может эксплуатироваться только при использовании требуемого количества пара, при постоянном поддержании минимального расхода.

Стабильность:

Обычные трубчатые факелы демонстрируют неполное сжигание, и при высокой скорости на выходе могут погаснуть из-за недостаточной устойчивости пламени. Чтобы исключить эту проблему, компания предоставляет оголовок с удержанием пламени, который создает зону низкого давления на выходе. Эта зона низкого давления гарантирует как полное сжигание отработанных газов, так и устойчивость пламени при высокой скорости на выходе.

Опускание пламени:

При воздействии ветра на факельный оголовок, зона низкого давления создается на подветренной стороне факела. Данная зона низкого давления оттягивает пламя вниз, заставляя газы воздействовать и сгорать на корпусе, как показано на оголовке без кольца справа. Кольцо располагается по периметру факельного оголовка, который предназначен поднимать пламя вертикально и уменьшать опускание пламени. Результат дополнительной защиты - увеличение срока службы оголовка. Ветрозащитное ограждение также предоставляется в качестве дополнительной защиты.

Факельный оголовок с подачей пара

Ручная/автоматическая панель управления розжигом и контроля пламени, совмещенная, климато/взрывозащищенная

Ручная/Автоматическая системы зажигания для удаленного зажигания пилотных горелок.

Генератор бегущего огня и Высокоэнергетическая система зажигания с Блоком управления

Взрывозащищенный пульт управления зажиганием, выполнен из литого алюминия, подходит для зоны 2, группа газовой смеси II В, ТЗ, включает в себя следующие компоненты:

• 1 Селектор подачи/отключения питания
• 1 Индикатор подачи/отключения питания
• 1 Кнопка бегущего огня «Зажигание»
• 1 Трансформатор зажигания для бегущего огня
• 1 Кнопка проверки индикаторов
• 1 Селекторный переключатель на ручной или автоматический режим зажигания
• 3 Кнопки высокоэнергетического зажигания
• 6 Индикаторов включения/выключения для статуса пилота
• Свободный контакт для потребителей
• Когда термопара обнаруживает на своей пилотной горелке затухание пламени, она автоматически запускает последовательность повторного зажигания аварийной горелки

Соединительные коробки

Объем поставки входят следующие соединительные коробки из литого алюминия:

• Кол-во 1 CK верхнего уровня для термопар
• Кол-во 1 CK основания ствола для термопар
• Кол-во 1 CK верхнего уровня для высоковольтных кабелей
• Кол-во 1 CK основания факела с 3 высокоэнергетическими блоками зажигания

Кабели

В объем поставки входят следующие кабели:

• Компенсационный тефлоновый кабель для термопар (3 пары), изолированный вдоль факельного ствола.
• Компенсационный армированный ПВХ кабель для термопар (3 пары), изолированный, от факельного ствола до панели зажигания (длина определена предварительно)
• Высоковольтный термостойкий кабель Habia вдоль факельного ствола.
• Высоковольтный термостойкий кабель Draka от основания факельного ствола до панели зажигания (длина определена предварительно).

Ветрозащищенные пилотные горелки

Ветрозащитная пилотная горелка предлагает наилучшую для факельных пилотных горелок гибкость в определении пламени и розжиге вместе с проверенной высокой производительностью. Горелка способна сохранять горение при ветре в 160 миль/час.

В соплах пилотной горелки используются мощные электроды. Это высокотемпературные керамические электроды, которые помещены в защитную трубу из нержавеющей стали.

Ветрозащитная пилотная горелка

Конструкционные материалы
Секция	Mатериал
Оголовок пилота	310 SS
Линия зажигания	310 SS
Основная линия	310 SS
Верхний кронштейн	310 SS
Нижний кронштейн	316L SS
Смеситель	316L SS
Фильтр	316L SS
Высоковольтный запальник	Khantal
Кабели	310 SS
Проектные данные
Общая длина	2.60 метров
Bес	40 кг
Кол-во термопар	1 duplex
Длина термопар	5 м
Потребление энергоносителей
Топливо на пилот	1,6 Нм³/ч на пилотную горелку (природный газ) при 1 Бар

Указанное ниже устройство является устройством, зависимым от скорости потока газа и функционирующем при условии, что атмосферный воздух поступает в факельную систему вдоль внутренних стенок факельного оголовка. Это коническая конструкция, которая расположена внутри факельного оголовка. Она препятствует прохождению воздуха ниже по внутренней стенке и перенаправляет его движение вверх и в центр. Кроме того, уменьшение потока воздуха увеличивает и фокусирует поток продувочного газа в центр оголовка выдавливая любой атмосферный воздух из оголовка.

Стоимость эксплуатации повышается из-за расхода продувочного газа. Для демонстрации эффективности устройств в плане понижения требований к объему продувочного газа и, одновременно, в плане предотвращения попадания кислорода в факельную систему, было потроено три идентичных факельных ствола. Один из них оснащен молекулярным затвором, другой - данным устройством, а у третьего отсутствует какое-либо устройство. Факельные стволы эксплуатировались в течение 8 месяцев, и в процессе этого замерялось содержание кислорода б метров ниже факельного оголовка.

Как следует из вышеприведенной таблицы данных, данное устройство значительно снижает скорость продувочного газа. Для него достаточно 0,012 м/с продувочного газа для поддержания приемлемого уровня кислорода для любых неблагоприятных погодных условий. Минимальная скорость продувочного газа без устройства составляет от 0.06 до 0.15 м/с. Если требуется обеспечить нулевой доступ кислорода или защиту от потенциальных потерь продувочного газа, то следует использовать молекулярный затвор.

Блок регулировки подачи пара

Блок регулировки подачи пара предназначен для плавной регулировки подачи пара к оголовку в зависимости от расхода факельного газа.
Данный блок состоит из расходомера, датчика давления и управляющего пневматического клапана.
Данный блок должен управляться из АСУ ТП заказчика.
Компания предоставляет кривую зависимости подачи пара от расхода факельного газа.
Разработка программы управления не входит в объем поставки.
Для работы данного блока необходима информация о расходе факельного газа.
Расходомер факельного газа не входит в объем поставки.

Оптическая система обнаружения пламени пилотных горелок

Факельные системы спроектированы для сжигания взрывоопасных газов в условиях нормальной эксплуатации и в аварийных ситуациях. При погасании пламени взрывоопасные газы могут случайно сбрасываться в окружающую среду. Постоянное трение пламени факельной пилотной горелки - принципиальное требование для корректной эксплуатации системы и обеспечения безопасности. и настоящий момент, пламя многих пилотных горелок контролируется посредством использования термопар, которые должны монтироваться в факел. Данная система, несмотря на свою эффективность, может создавать трудности при сбое термопары. Сбой термопары может происходить на некоторых факелах из-за сочетания нагревания и окисления. Доступ к неисправным компонентам зачастую сложен и дорог. Когда система выведена из строя, статус безопасности для пилотной горелки не предоставляется.

Стрелкин Алексей Викторович, начальник отдела экспертов НК ООО «НТЦ «НефтеМетСервис»

Филин Владимир Евгеньевич, зам.генерального директора ООО «Техэкспертиза»

В статье описываются требования к разным элементам факельных установок, в том числе оголовкам, даны расчеты по оптимальному размеру ствола.

В настоящее время на объектах капитального строительства и технического перевооружения факельного хозяйства, согласно заданию на проектирование, проектируем факельную установку и ее обвязку. Значительная часть технологических установок (ДНС, УПС, УПВСН) подключена к существующей системе газосбора, таким образом, факельные установки служат только для аварийного сжигания попутного газа и для сжигания небольших объемов газа со сбросов с предохранительных пружинных клапанов (ППК).

Сбрасываемый предохранительными устройствами газ должен отводиться в систему или на факел (свечу). Предлагаю установку одного факела аварийного сжигания на существующей системе газосбора от группы технологических установок, а на технологической установке устанавливаем свечу для сжигания малых, периодических сбросов газа от предохранительных клапанов и при опорожнении технологических емкостей.

Согласно принципиальной схеме, продукция скважин поступает в сепаратор нефтегазовый поз. НГС, где при избыточном давлении 0,3 МПа осуществляется сепарация газа. Давление поддерживается регулирующим клапаном «до себя», который устанавливается на газовой линии. Газ, выделившийся в НГС, подается в газосепаратор. В газосепараторе ГС происходит отделение конденсата (капельной жидкости) от газа, после чего попутный нефтяной газ направляется до врезки в существующий газопровод в систему газосбора. В аварийном режиме (компрессорная по трассе или ГПЗ не принимает газ) газ поступает на проектируемую общую факельную установку для группы дожимных насосных станций размещаемою в районе ДНС-10. Факельная установка укомплектована стволом факельным, оголовком факельным со средствами контроля и автоматизации. Условия применения: газ по системе газосбора до факельной установки при ДНС-10 должен транспортироваться под своим давлением (без компрессора) и давление в точке подключения газопровода от технологической установки к общей системе газосбора должно быть не более 0,3 Мпа.

Газ, выделившийся в дренажной емкости при сбросе с предохранительных клапанов и при опорожнении емкостного оборудования (поз. ЕПн-1) отводится на свечу для сжигания малых, периодических сбросов газа.

Розжиг на свече происходит следующим образом, при срабатывании предохранительного клапана на емкости, датчик давления установленный на отводящем трубопроводе от ППК дает сигнал в систему розжига, также возможно подать сигнал на розжиг по положению затвора обратного клапана на свече.

Состав оборудования свечи:

1. Оголовок Dу80.

2. Ствол h=5,0м, Dу 100;

3. Клапан обратный;

4. Автоматизированная система управления розжигом и контролем пламени АСУ РКП. Типовое оборудование факельной установки на группу ДНС:

1. Факельная установка;

2. Емкость подземная дренажная для сбора конденсата с двумя насосами;

3. Электрифицированные задвижки

Особенности рассматриваемой установки:

Полная автоматизация процесса «электророзжиг – контроль пламени»;

Неограниченное количество и быстродействие запусков факела;

На следующем рисунке приведена расчетная схема факельной установки с оголовком прямоточного типа. Факельная установка содержит ствол факела 1, факельный оголовок 2 и входной штуцер 3. Зачастую для расчетов принимают часто используемое отношение:

- высота факельного ствола, м;

Диаметр факельного ствола, м.

При этом коэффициент местного сопротивления при повороте потока после входного штуцера 3 принимают ξ пов =1

При сжигании предельных легких углеводородов: метана, этана, пропана хорошо зарекомендовали себя оголовки прямоточного типа.

При сжигании тяжелых углеводородов, а особенно непредельных, без применения специальных средств подавления дыма (подача водяного пара, дополнительного воздуха) образуется гораздо меньше дыма при применении специальных струйных факельных оголовков. Данный оголовки отличаются от прямоточных тем, что сбросной газ выходит в атмосферу не через цилиндрический срез факельного оголовка, а через ряд сопел, при этом обеспечивается хорошее смешение с воздухом и, как следствие, хорошее, а зачастую и бездымное сгорание.

Исходными данными для расчета диаметра факельной установки являются: состав газа, его плотность ρ и избыточное давление ∆:

- атмосферное давление, Па.

Для газа можно применять модель несжимаемой жидкости, используя простые уравнения:

– скорость газа, м/с;

– площадь поперечного сечения, м 2 .

– диаметр проходного сечения.

Число Рейнольдса:

– кинематический коэффициент вязкости, стокс.

Современные факельные установки должны соответствовать следующим требованиям:

Бездымное или малодымное сжигание газа;

Быстрый и безотказный розжиг;

Возможность управления с отдаленного места (операторной);

Возможность передачи параметров работы установки оператору и на верхний уровень АСУТП, принятие автоматикой решений в случае выхода установки за рамки нормального режима.

В соответствии с существующей теорией горения газов, чем больше молярная масса газа, тем сложнее обеспечить бездымное сгорание. Особенно много дыма бывает у ненасыщенных углеводородных газов. Для обеспечения бездымного сгорания применяют много способов. В основном они направлены на обеспечение максимального перемешивания сжигаемого газа с воздухом. При этом, согласно данным экспериментов, чем выше скорость газа, исходящая из сопла, тем с большей молярной массой можно бездымно сжечь газ.

Эффективным способом дымоподавления является подача в зону горения пара, но в большинстве случаев такая возможность отсутствует. Не нашло большого применения и применение воздуходувок, так как при этом увеличиваются капитальные и эксплуатационные затраты.

Конструкция большинства производимых оголовков в настоящее время представляет собой трубу из жаростойкой стали с кинетическим газовым затвором внутри, который служит для исключения проникновения пламени в ствол установки, для чего необходимо применение продувочного газа.

На конце трубы установлены дежурные горелки и ветрозащитный козырек. Устройство розжига может быть как на оголовке, так и стволе, в том числе на основании ствола или вообще за ограждением установки. К дежурным горелкам при этом подходят запальные трубопроводы. Контроль пламени осуществляют термопарами, ионизационными зондами, оптическими, акустическими или газодинамическими датчиками. Каждый производитель по-своему решает, как организовать выход газа из оголовка и обеспечить бездымное сгорание сбросного газа.

Установленные в щели лопатки обеспечивают турбулентность потока, при котором и происходит перемешивание газа с воздухом. Площадь щели рассчитывается таким образом, чтобы скорость потока газа была в диапазоне от 0,2 до 0,5 скорости звука в газе для газов с плотностью менее 0,8 плотности воздуха и от 0,2 скорости звука до 120 м/с для газов с большей плотностью.

Если давление газа на входе в ствол недостаточно для обеспечения таких скоростей, то оголовок проектируется по типу горелки бытовой газовой плиты с диффузионным горением газа.

В таких горелках пропан или пропан-бутановая смесь, то есть газ с достаточно большой молярной массой сгорает бездымно.

Для обеспечения быстрого и безотказного розжига было решено отказаться от высоковольтных систем, в которых розжиг горючей смеси производится искрой в свече зажигания, в связи с затрудненным воспламенением холодной горючей смеси в зимнее время. После проведения экспериментов забраковали и самососную систему «бегущий огонь», при которой блок розжига с инжектором, готовящим горючую смесь газа с воздухом, находится на существенном расстоянии от дежурных горелок оголовка и дежурные горелки поджигаются фронтом пламени, проходящим по запальному трубопроводу.

Основная причина – сложность обеспечения стехиометрического состава горючей смеси в инжекторе (для каждого состава топливного газа необходимо свое соотношение «газ – воздух») и высокая вероятность потухания фронта пламени в длинных запальных трубопроводах.

Наилучшим и практически безотказным способом оказался розжиг калильной свечой, установленной внутри запальной горелки на расстоянии 100 мм от выхода горючей смеси. Розжиг калильной свечой хорошо зарекомендовал себя в жидкостных горелках, но для газовых систем стал применяться сравнительно недавно.

Для контроля пламени установили термопары (такой способ применяют ведущие зарубежные фирмы). Для обеспечения их длительной работы пришлось заказывать специальную конструкцию с увеличенной длиной и повышенной термостойкостью клеммной головки. С целью повышения срока службы системы розжига, не стали объединять дежурную и запальную горелки в единую запальную горелку, работающую в пилотном режиме (серийно выпускаемые запальные горелки изготавливаются, как правило, из обычной нержавеющей стали типа 12Х18Н10Т, не предназначенной для длительного воздействия пламени). То есть в пламени находятся только дежурные горелки из специальной жаростойкой стали, а запальные горелки после розжига дежурных гаснут, сохраняя свой ресурс.

Система розжига и контроля включает в себя:

Блок подготовки и подачи на дежурные и запальные горелки топливного газа, помещенный в теплоизолированный обогреваемый шкаф;

Инжектор, готовящий горючую смесь для дежурных горелок;

Блоки запальной и дежурной горелок с термопарой контроля пламени;

Систему АСУ на базе промышленного контроллера.

Система АСУ состоит из трех блоков: шкафа АСУ, панели местного розжига и пульта оператора. Шкаф АСУ с панелью местного розжига взрывозащищенных исполнений устанавливаются за ограждением установки, пульт оператора в операторной. Связь шкафа АСУ с пультом оператора и с верхним уровнем АСУТП осуществляется по интерфейсу RS-485.

Управление возможно в ручном и автоматическом режиме. Особенностью АСУ является то, что она не только осуществляет розжиг и контроль работы факельной установки, но и может принимать сигналы с датчиков всего факельного хозяйства: температуру и уровень конденсата в факельном сепараторе и дренажной емкости, расход и количество продувочного и сбросного газа с архивированием данных в режиме кольцевого буфера. Стоимость АСУ при этом возросла незначительно,

однако такие дополнительные функции позволят проектировщикам и заказчикам существенно уменьшить затраты на обустройство и время на проектирование.

При нарушении режима, например, потухании пламени, АСУ самостоятельно осуществит его розжиг. При уменьшения расхода продувочного газа ниже нормативного – подаст сигнал в АСУТП о необходимости подачи в факельный коллектор инертного газа. При переполнении дренажной емкости – подаст сигнал о необходимости включении насоса откачки.

Пульт оператора оснащен сенсорной панелью с удобной и понятной мнемосхемой, на которой изображаются данные с датчиков и наименование текущей операции процесса розжига с обратным отсчетом времени до ее окончания.

Объемный расход и скорость истечения, сжигаемого на факельной установке попутного нефтяного газа измеряется экспериментально, либо, при отсутствии прямых измерений, Wv рассчитывается по формуле:

Wv = 0,785 ∙ U · d02

U - скорость истечения ПНГ из выходного сопла факельной установки, м/с (по результатам измерений); d0 - диаметр выходного сопла, м (по проектным данным факельной установки).

При отсутствии прямых измерений скорость истечения принимается:

при периодических и аварийных сбросах:

Uзв - скорость распространения звука в ПНГ.

Массовый расход сбрасываемого на факельной установке газа рассчитывается по формуле:

Wg = 2826U · d02 ∙ pг

рг - плотность ПНГ, кг/м3.

Объемный расход продуктов сгорания, покидающих факельную установку:

W ПР = W v *W пс *(___________)

WV - объемный расход (м/с) сжигаемого на факельной установке;

WПС - объем продуктов сгорания;

Тг - температура горения.

Использованная литература:

1. ФЗ № 116.

2. ПБ 03-591-03. Правила устройства и безопасной эксплуатации факельных систем.

3. РУКОВОДСТВО ПО БЕЗОПАСНОСТИ ФАКЕЛЬНЫХ СИСТЕМ.

ГОСТ Р 53681-2009

Группа Г43

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НЕФТЯНАЯ И ГАЗОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

ДЕТАЛИ ФАКЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ОБЩИХ РАБОТ НА НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

Общие технические требования

Oil and gas industry. Flare parts for general refinery and petrochemical service. General technical requirements

ОКС 75.200
ОКП 36 0000

Дата введения 2011-01-01

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании" , а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом "ВНИИНЕФТЕМАШ" (ОАО "ВНИИНЕФТЕМАШ")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 23 "Техника и технологии добычи и переработки нефти и газа"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2009 г. N 1067-ст

4 В настоящем стандарте использованы нормы федеральных законов от 21 июня 1997 г. N 116-ФЗ "О промышленной безопасности опасных производственных объектов" и от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании"

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ


Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

1 Область применения

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на факельные установки, используемые на производствах нефте- и газоперерабатывающей, химической, нефтехимической промышленности и на других опасных производственных объектах, связанных с обращением и хранением веществ, способных образовывать паро- и газовоздушные взрывопожароопасные смеси.

Стандарт предназначен для использования при проектировании, строительстве, эксплуатации, техническом перевооружении, консервации и ликвидации факельных установок. Требования не распространяются на факельные установки, введенные в эксплуатацию до выхода настоящего стандарта.

Стандарт не распространяется на факельные установки, применяемые на морских плавучих и стационарных нефтегазовых комплексах, предназначенных для бурения, добычи, подготовки, хранения и отгрузки нефти, газа, газового конденсата и продуктов их переработки, на факельные установки, используемые при бурении, обустройстве площадок нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 52630-2006 Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия

ГОСТ 9.014-78 Единая система защиты от коррозии и старения. Временная противокоррозионная защита изделий. Общие требования

ГОСТ 12.1.003-83 Система стандартов безопасности труда. Шум. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.2.003-91 Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности

ГОСТ 380-2005 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки

ГОСТ 1050-88 Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия

ГОСТ 4543-71 Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия

ГОСТ 5632-72 Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки

ГОСТ 8509-93 Уголки стальные горячекатаные равнополочные. Сортамент

ГОСТ 8568-77 Листы стальные с ромбическим и чечевичным рифлением. Технические условия

ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 19281-89 Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия

ГОСТ 19903-74 Прокат листовой горячекатаный. Сортамент

ГОСТ 23118-99 Конструкции стальные строительные. Общие технические условия

ГОСТ 27751-88 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету

ГОСТ 27772-88 Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 аварийные сбросы: Горючие газы и пары, поступающие в факельную систему при срабатывании предохранительных клапанов.

3.2 газовый затвор: Устройство для предотвращения попадания воздуха в факельную систему через оголовок при снижении расхода газа.

3.3 единичный факельный оголовок:

3.4 мультигорелочный факельный оголовок: Факельный оголовок, в котором имеется несколько горелочных устройств (или сопел), в которых используется энергия давления сбросного газа для инжекции дополнительного воздуха.

3.5 малодымный факел: Факел с оголовком с одним или несколькими соплами, обеспечивающий небольшое дымление. Он может быть использован дополнительно, когда требования по обеспечению бездымности невысоки.

3.6 опорная башня: Металлоконструкция, которая удерживает один или несколько факельных стволов в вертикальном положении.

3.7 периодические сбросы: Горючие газы и пары, направляемые в факельную систему при пуске, остановке оборудования, отклонениях от технологического режима.

3.8 постоянные сбросы: Горючие газы и пары, поступающие непрерывно от технологического оборудования и коммуникаций при нормальной их эксплуатации.

3.9 проскок пламени: Явление, характеризуемое уходом пламени внутрь корпуса горелки.

3.10 пилотная (дежурная) горелка: Горелка, которая работает непрерывно в течение всего периода использования факела.

3.11 срыв пламени: Явление, характеризуемое общим или частичным отрывом основания пламени над отверстиями горелки или над зоной стабилизации пламени.

3.12 самонесущая конструкция: Конструкция ствола, выполняющая свои функции и не несущая вертикальных нагрузок, кроме собственного веса и нагрузок как от веса всех узлов факельного ствола, так и от внешних факторов (ветра, снега и др.). Удержание факельного ствола в вертикальном положении осуществляется с помощью одного или нескольких ярусов канатных оттяжек.

3.13 стабильность пламени: Установившееся состояние, при котором пламя занимает неизменное положение по отношению к выходным отверстиям горелки.

3.14 факельный оголовок: Устройство с пилотными горелками, служащее для сжигания сбросных газов.

3.15 факельный ствол: Вертикальная труба с оголовком, с затвором (газовым или газодинамическим), средствами контроля, автоматизации, дистанционного электрозапального устройства, подводящих трубопроводов топливного газа и горючей смеси, дежурных горелок с запальниками.

3.16 факельный коллектор: Трубопровод для сбора и транспортирования сбросных газов и паров от нескольких источников сброса.

3.17 факельная установка: Совокупность устройств, аппаратов, трубопроводов и сооружений для сжигания сбрасываемых паров и газов.

3.18 фронт пламени: Слой, в котором происходит цепная реакция горения.

4 Классификация

Факельные установки следует изготовлять следующих типов:

- факельные установки с вертикальными стволами;

- факельные установки с горизонтальными стволами;

- закрытые (наземные) факельные установки.

4.1 Факельные установки с вертикальными стволами

4.1.1 Самонесущая конструкция ствола

В самонесущей конструкции факельная труба должна воспринимать все нагрузки как от веса всех узлов факельного ствола, так и от внешних факторов (ветра, снега и др.).

4.1.2 Конструкция ствола с оттяжками

Удержание факельного ствола в вертикальном положении необходимо осуществлять системой канатов, расположенных на одном или на нескольких ярусах. Канаты должны быть помещены в треугольный план для обеспечения надежной поддержки.

Количество ярусов должно быть определено проектом.

4.1.3 Конструкция ствола факела с опорной башней

4.1.3.1 Конструкция ствола факела с опорной башней должна удерживать один или несколько факельных стволов в вертикальном положении и обеспечивать механическую устойчивость опорной башни.

Опорная башня помимо фиксирующих опорных конструкций должна включать устройства для демонтажа факельных стволов, предназначенных для съема факельных оголовков, для разборки стволов и спуска секций с использованием спускоподъемных устройств. Допускается опускание ствола факела на землю (на специальные опоры) без его разборки.

4.1.3.2 Конструкция башни должна предусматривать дополнительные устройства, обеспечивающие демонтаж и спуск факельного оголовка на землю для технического обслуживания и ремонта.

Дополнительные устройства необходимо собирать в секциях, которые должны быть подняты или спущены с использованием направляющих и стационарных лебедок.

4.1.3.3 Требования к нагрузкам воздействия - по СНиП 2.01.07 .

4.1.3.4 Требования к защите строительных конструкций от коррозии - по СНиП 2.03.11 и ГОСТ 9.014 .

4.1.3.5 Требования к стальным несущим и ограждающим конструкциям - по СНиП II-23 , СНиП 3.03.01 и ГОСТ 23118 .

4.1.3.6 Требования к надежности металлоконструкций и дополнительных устройств - по ГОСТ 27751 .

4.1.3.7 Требования к материалам, применяемым при изготовлении конструкций, - по ГОСТ 380 , ГОСТ 4543 , ГОСТ 8509 , ГОСТ 8568 , ГОСТ 1050 , ГОСТ 19281 , ГОСТ 19903 , ГОСТ 27772 .

4.2 Факельные установки с горизонтальными стволами

Факельная установка с горизонтальным стволом состоит из горелочного устройства для сжигания сбросных газов и жидкостей, имеет систему дистанционного розжига и контроля параметров, систему противоаварийной защиты. Горелочное устройство устанавливают в обваловке.

4.3 Закрытые (наземные) факельные установки

4.3.1 Закрытые (наземные) факельные установки предназначены для бездымного сжигания сбросных газов и жидкостей возле поверхности земли. Конструкция закрытой факельной установки должна предусматривать наличие открытой сверху камеры сжигания с футерованными стенками, защищающими горелочные устройства от ветрового воздействия.

4.3.2 Факельная установка должна обеспечивать полное сжигание и отсутствие видимого пламени, а также снижение шума и теплового излучения до норм, установленных ПБ 03-591-03 * .
________________
приказа Ростехнадзора от 29 декабря 2012 года N 801 . Действует Руководство по безопасности факельных систем , утвержденное приказом Ростехнадзора от 26.12.2012 N 779

4.4 Конструкция факельных оголовков

4.4.1 Единичные факельные оголовки

Единичный факельный оголовок представляет собой устройство с единственным выходным соплом.

Единичные факельные оголовки могут быть бездымными или ограниченно бездымными.

4.4.2 Мультигорелочные факельные оголовки

Конструкция мультигорелочных факельных оголовков должна предусматривать два и более горелочных устройств, в которых используется энергия давления сбросного газа для инжекции дополнительного воздуха.

4.4.3 Бездымность должна быть обеспечена оптимальным соотношением газ/воздух, что достигают созданием следующих условий:

- высоким давлением газа;

- большими поверхностями газовых потоков.

4.5 Оголовки для бездымных факелов

4.5.1 Оголовки для бездымных факелов должны устранять дымление с помощью специального расположения потоков сбросного газа и атмосферного воздуха. Бездымное сжигание может быть обеспечено за счет принудительной подачи воздуха, пара и повышения давления сбросного газа, а также за счет использования других средств увеличения турбулентности для лучшего смешения горючего газа с воздухом.

4.5.2 Стабильность сжигания должна быть обеспечена при расходах сбросного газа в диапазоне расходов от нуля до его максимального значения в соответствии с ПБ 03-591-03 (подраздел 6.1) . Бездымность сжигания должна быть обеспечена при постоянных и периодических сбросах, составляющих до ~10% максимального. При использовании вентиляторного воздуха (или пара) эта величина может быть увеличена до 20%. Большие величины сбросов считают аварийными и бездымность сжигания не гарантируют.

4.5.3 В зависимости от состава и давления сбросного газа должна быть выбрана конструкция оголовка.

4.6 Факельные оголовки для бездымного сжигания углеводородных (в том числе непредельных углеводородов) газов в полном рабочем диапазоне расходов

4.6.1 Факельные оголовки должны обеспечивать разделение газового потока на ряд струй, направляемых под углом к оси факела, определяемым расчетным путем, и ряд дополнительных струй, которые закручивают инжектируемый поток воздуха. При этом стабилизация горения должна быть осуществлена струями газа и стабилизаторами-завихрителями.

4.6.2 Для усиления вихревого движения струй газа и потоков воздуха и их лучшего смешивания необходимо применять систему сопел для подачи водяного пара (возможна подача воздуха от компрессорной установки). Пламя факела должно быть устойчивым к ветровому воздействию. При этом должен отсутствовать контакт пламени с корпусом оголовка.

4.7 Ограниченно бездымные факелы

4.7.1 Ограниченно бездымные факелы имеют конструкцию, рассчитанную на сжигание углеводородных газов и паров испарения, которые не создают опасности дымления.

4.7.2 Ограниченно бездымные факелы могут быть использованы как дополнительные для расширения рабочего диапазона бездымных факелов.

4.8 Эндотермический факел (с подачей вспомогательного топливного газа)

4.8.1 Эндотермический факел должен использовать высококалорийный топливный газ для получения дополнительного тепла при сжигании низкокалорийных паров.

4.8.2 Эндотермический факел следует использовать с высококалорийным топливным газом или с мощными пилотными горелками при теплотворной способности потока газа ниже 1300-1800 ккал/нм.

5 Требования к факельным установкам с вертикальными стволами

5.1 Факельный оголовок

5.1.1 Конструкция факельного оголовка должна обеспечивать безопасное сжигание сбросного газа при максимально возможном расходе.

Оголовок должен работать на смеси топлива и воздуха при скоростях, турбулентности и концентрации, обеспечивающих надлежащие розжиг и устойчивое горение.

Розжиг основного потока сбросного газа необходимо производить пламенем пилотных горелок, которые зажигают системой розжига. Оголовок может иметь механическое устройство или другие средства установления и поддержания устойчивого пламени в рабочем диапазоне расходов.

5.1.2 Уровень шума, измеренный возле ограждения защитной зоны, - по ГОСТ 12.1.003 . Основную стабилизацию пламени и бездымную работу оголовка необходимо обеспечивать подачей вспомогательного пара, который управляет формированием дыма при сбросе большого количества углеводородных газов. Количество подаваемого пара должно быть пропорциональным количеству сбрасываемого газа и его состава.

Пар необходимо подавать в коллектор с соплами в верхней части оголовка для инжекции атмосферного воздуха в зону горения и защиты оголовка от воздействия пламени.

Паровой инжектор, расположенный по центру оголовка, необходимо использовать для смягчения внутреннего горения и удаления пламени из внутреннего объема и снижения температурных нагрузок.

5.2 Оголовки факелов с внутренней подачей пара/воздуха

В целях более полного смешения сбросного газа с воздухом возможна подача паровоздушной смеси в оголовок с помощью устройств, имеющих инжекторы, в которые подается водяной пар. Выпуск смеси пара/воздуха внутрь оголовка необходимо осуществлять на высокой скорости и обеспечивать увеличение скорости истечения сбросного газа.

5.3 Оголовки факелов с подачей вспомогательного воздуха

Оголовки факелов с подачей вспомогательного (дополнительного) воздуха используют в факелах, если требуется обеспечить бездымное горение. При этом вспомогательный воздух подают внутрь оголовка. Таким образом осуществляют предварительное смешение сбросного газа с воздухом. При истечении газовоздушной смеси из оголовка происходит и смешение с атмосферным воздухом. Этот способ необходимо применять при отсутствии источника пара.

5.4 Устройство ветрозащиты факельного оголовка

Для защиты пламени от ветрового воздействия используют ветрозащитные устройства. Допускается не применять эти устройства, если при эксплуатации используют для защиты вспомогательный пар или принудительную подачу воздуха.

5.5 Стабилизатор для оголовка факела

5.5.1 Стабилизатор для оголовка факела используют для предотвращения повреждения оголовка от касающегося пламени.

5.5.2 Стабилизатор должен обеспечить движение воздушного потока к оголовку, к коллекторам пара/воздуха для уменьшения силы воздействия ветра.

5.6 Требования к материалам

5.6.1 Все части факела должны быть стойкими к воздействию температуры. Верхняя часть факельного оголовка должна быть изготовлена из жаростойких сплавов по ГОСТ 5632 . Допускается изготовлять нижнюю часть оголовка (вместе с соединительным фланцем) из менее качественных марок нержавеющей стали.

5.6.2 Жаропрочные футеровочные материалы используют для оголовков большого диаметра (более 1000 мм) для защиты от внутреннего горения. Материалы должны быть стойкими к высокой температуре и к ее резким изменениям. Конструкция футеровки должна обеспечивать:

- стойкость к температурам рабочего диапазона, возможность циклической работы и ее восприимчивость к увлажнению;

- возможность использования различных способов закрепления огнеупора.

5.6.3 Внутренний канал оголовка должен иметь жаропрочную футеровку со специальными креплениями. При проектировании необходимо учитывать последствия разрушения футеровки, в том числе возможность падения в ствол плотного огнеупора и затруднение прохождения потока сбросного газа, падение на землю внешнего огнеупора.

5.7 Требования к монтажу и демонтажу

5.7.1 Для ремонта факельные оголовки должны быть демонтированы. Все элементы трубной обвязки должны быть устроены так, чтобы облегчить демонтаж.

5.7.2 Удаление и замену факельного оголовка выполняют с использованием кран-балки. В случаях высоких факелов (при отсутствии кранов достаточной высоты) необходимо предусматривать выдвигающуюся кран-балку на опорной башне факела. Кран-балка должна быть установлена ниже верхней площадки (или ниже газового затвора) и быть недоступной для воздействия стелющегося пламени. Должно быть предусмотрено подъемное устройство для установки кран-балки в позицию подъема.

5.8 Требования к системе розжига

5.8.1 Устройство дистанционного розжига должно обеспечить розжиг пилотных горелок факела, контроль наличия пламени на них и подачу аварийного сигнала в операторскую о прекращении работы пилотных горелок.

5.8.2 При сбое в подаче воздуха система розжига должна автоматически возвращаться к процессу предварительного смешения газа с воздухом.

5.8.3 При необходимости должно быть предусмотрено наличие резервного комплекта системы розжига.

5.8.4 В обоснованных случаях допускается использовать прямое искровое зажигание факела.

Для обеспечения устойчивой работы систем розжига необходимо использовать надежный источник топлива. Предпочтительно использовать природный газ.

5.8.5 Система розжига должна работать устойчиво в течение срока службы, установленного изготовителем.

5.9 Требования к оборудованию зажигания

5.9.1 Для розжига пилотных горелок применяют следующие типы систем воспламенения:

- система искрового зажигания в туннеле пилотной горелки;

- система искрового зажигания смеси газ/воздух до туннеля пилотной горелки;

- горелка системы факельного сжигания газа/сжатого воздуха;

- горелка с предварительным получением горючей смеси системы факельного сжигания газа.

5.9.2 Устройство искрообразования системы искрового зажигания смеси газ/воздух до туннеля должно быть расположено вблизи туннеля пилотной горелки, но не более чем в 7,5 м от него. При этом срок работы пилотной горелки может быть сокращен из-за незащищенности устройства искрообразования от пламени самой пилотной горелки или факела. Допускается размещение устройства искрообразования в туннеле.

5.9.3 Искровое зажигание смеси газ/воздух до пилотной горелки может быть использовано для поджига горючей смеси до выхода пламени из туннеля. При этом должен быть исключен проскок пламени и обеспечено устойчивое горение.

5.9.4 В системе факельного сжигания газовоздушной смеси сжатый воздух и топливный газ пропускают через диафрагмы в смесительную камеру. Газовоздушная смесь при этом должна быть горючей и не должна детонировать при воспламенении. Фронт пламени должен поступать по трубопроводу в туннель пилотной горелки и обеспечивать ее розжиг.

5.9.5 В системе искрового зажигания смеси газ/воздух электрод, способный к высокоэнергетическому емкостному разряду, должен быть расположен в восходящем потоке смеси в трубопроводе к пилотной горелке факела или в обводном трубопроводе между пультом, расположенным на границе защитной зоны, и выходом горелки.

Электрод в этой системе не должен быть расположен в непосредственной близости к пламени.

5.9.6 Пилотную горелку сжатого воздуха системы факельного сжигания газа необходимо подключать к панели управления. Конструкция панели управления должна предусматривать наличие устройства зажигания и смотровое окно. В качестве устройства зажигания могут быть использованы свеча зажигания или пьезоэлектрический электровоспламенитель.

Топливные и воздушные датчики давления должны быть заполнены жидкостью или быть с демпферами для предотвращения повреждений датчиков от импульсов давления. Канал устройства, образующего искру, должен быть спроектирован для того же давления, что и транспортирующий трубопровод. Допускается использовать горелку системы факельного сжигания газа для розжига двух и более пилотных горелок.

5.9.7 Пилотные горелки системы факельного сжигания газа могут быть связаны с коллектором линиями, оснащенными клапанами, по каждой из которых зажигается одна пилотная горелка. В этом случае каждая пилотная горелка должна зажигаться индивидуально. При этом фронт пламени должен быть таким, чтобы можно было разжечь все пилотные горелки при одиночном прохождении фронта пламени. Устройство трубопроводных линий должно соответствовать требованиям нормативных документов по безопасной эксплуатации технологических трубопроводов.

5.9.8 Пилотную горелку системы факельного сжигания газа используют для розжига одной пилотной горелки. Длина трубопровода, соединяющего горелку с инжектором, не должна превышать 90 м. Систему, включающую пилотную горелку и трубопровод с инжектором, монтируют на стволе факела.

5.9.9 Минимально допустимое число систем розжига для большинства факельных оголовков определено нормативными документами изготовителя. Для негазообразных углеводородов или углеводородных/инертных смесей с теплотворной способностью менее 2700 ккал/нм используют дополнительные системы розжига с более высокой тепловой мощностью.

5.9.10 Прямой электровоспламенитель устанавливают непосредственно на пилотной горелке по решению разработчика проекта.

5.10 Контроль пламени

5.10.1 Система контроля пламени должна подтвердить, что пилотные горелки находятся в зажженном состоянии.

5.10.2 Термопреобразователи должны определять наличие пламени пилотной горелки и при этом не подвергаться его воздействию.

5.10.3 Ионизационные детекторы должны реагировать на изменение проводимости между электродами, находящимися в пламени, и выдавать сигнал о наличии пламени на пилотной горелке.

5.10.4 В оптической системе контроля наличия пламени следует применять два типа оптических датчиков - ультрафиолетовые и инфракрасные.

5.10.5 В акустических системах необходимо применять детекторы, контролирующие звук, характерный для работающего горелочного устройства. Требования к диапазону частот, генерируемых пламенем горелочного устройства, устанавливают в документах изготовителя.

6 Требования к факельным установкам с горизонтальными стволами

6.1 Горелочное устройство факельной установки с горизонтальным стволом должно обеспечивать тонкое распыление промстоков, подаваемых для огневого обезвреживания, и смешение с воздухом и горючим газом.

6.2 Горючий газ должен поступать в количествах, необходимых для образования стабильного факела.

6.3 Конструкция горелочного устройства должна обеспечивать достаточную инжекцию атмосферного воздуха для бездымности сжигания.

6.4 Факельные установки с горизонтальными стволами оснащают системой защиты, которая отсекает газ и промстоки при отклонении от рабочих значений технологических параметров, установленных проектной документацией.

6.5 Горелочное устройство должно иметь систему пилотных горелок, обеспечивающих стабильное горение факела.

7 Требования к закрытым (наземным) факельным установкам

7.1 Камеры сжигания в закрытых (наземных) факельных установках должны иметь ограждение, выполненное так, чтобы снизить ветровое воздействие на процесс горения и предотвратить несанкционированный доступ воздуха.

7.2 В процессе эксплуатации закрытых (наземных) факельных установок обеспечивают контроль количества и качества воздуха, подаваемого в камеру сгорания, и температуру потока дымовых газов, покидающих камеру.

7.3 При достижении максимальной нагрузки первой ступени должна включаться следующая система горелок для сжигания сбросного газа с большим расходом.

7.4 Размеры камеры сгорания необходимо определять характеристиками конструкции горелочного узла. Размеры камеры сгорания определяют в зависимости от объемного выделения тепла, среднее значение которого должно быть равным 310 кВт/м.

7.5 Горелки и системы управления горелками для включенных пилотных горелок должны быть спроектированы на указанные газовые расходы и расходы жидкости, установленные проектной документацией для того, чтобы обеспечить бездымное сжигание.

7.6 Конструкция горелочного узла должна обеспечивать устойчивое горение для всех условий потока сбросного газа в рабочем диапазоне, не вызывать пульсаций горения, которые могут вызвать резонансные колебания корпуса камеры сжигания.

7.7 Конструкция наземного факела должна обеспечивать необходимый воздушный поток в камеру сгорания и выход для потока горячих дымовых газов из камеры сгорания. Для снижения температуры продуктов сгорания необходимо предусмотреть поступление избыточного воздуха. Воздушный поток в камеру сгорания должен быть обеспечен естественной или принудительной тягой.

7.8 В конструкции с принудительной подачей воздуха должны быть предусмотрены устройства регулировки, обеспечивающие тягу, исключающую искажение пламени факела и появление вибрации.

7.9 В процессе эксплуатации должен быть обеспечен однородный воздушный поток ко всем горелкам. Заграждающие жалюзи для впуска воздуха к горелкам должны обеспечивать равномерное распределение воздушного потока по горелкам.

7.10 Конструкция заграждения должна обеспечивать защиту персонала от излучения пламени и от наружных поверхностей камеры сгорания.

7.11 Конструкция вводов воздуха в ограждении должна обеспечивать уровень шума, не превышающий 80 дБА на расстоянии 1,0 м от мест ввода воздуха.

8 Технические требования к оборудованию факельных установок

8.1 Оборудование должно соответствовать требованиям ПБ 09-540-03 * , разделов: III "Требования к обеспечению взрывобезопасности технологических процессов" ; V "Аппаратурное оформление технологических процессов" ; VI "Системы контроля, управления, сигнализации и противоаварийной автоматической защиты технологических процессов" ; VII "Электрообеспечение и электрооборудование взрывоопасных технологических систем" ; XI "Обслуживание и ремонт технологического оборудования и трубопроводов" .
________________
* На территории Российской Федерации документ не действует на основании приказа Ростехнадзора от 11 марта 2013 года N 96 . Действуют Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности "Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств" , здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

8.2 Общие требования по безопасности к оборудованию и органам управления - по ГОСТ 12.2.003 .

8.3 Требования к климатическому исполнению оборудования - по ГОСТ 15150 .

8.4 Требования к оборудованию, работающему под давлением, - по ГОСТ Р 52630 .

8.5 Оборудование в процессе эксплуатации должно исключать образование газовоздушной смеси во внутреннем объеме ствола факела. Должно быть исключено поступление воздуха через оголовок факела в ствол и далее в факельный коллектор. В процессе эксплуатации должна быть осуществлена непрерывная продувка инертным или топливным газом. Должны быть предусмотрены необходимые блокировки (определяемые проектом оборудования), предотвращающие поступление атмосферного воздуха в факельный ствол при разрежении в основании факельного ствола более 1000 Па и подачу инертного газа в факельный коллектор при прекращении подачи продувочного газа.

8.6 Конструкция оборудования должна предусматривать наличие защитных устройств или аппаратов, препятствующих поступлению атмосферного воздуха в факельный коллектор. Данные устройства и (или) аппараты располагают в оголовке или в линии сбросного газа.

8.7 В качестве защитных устройств используют диффузионные (газостатические затворы), скоростные (газодинамические) затворы, жидкостные затворы и в необходимых случаях - огнепреградители.

8.8 Башенная опора факела должна быть защищена от прямых ударов молнии путем установки на верхней отметке сооружения молниеприемника и обеспечения его электрического контакта с заземлением (возможно через металлоконструкции опор с выполнением соответствующих конструктивных мероприятий). Требования к устройству молниезащиты - по СО 153-343.21.122 .

8.9 Дневная маркировка и светоограждение опоры должны быть выполнены в соответствии с требованиями РЭГА РФ-94 , ПБ 03-591-03 . При выполнении системы светоограждения на верхней площадке следует устанавливать переносные светосигнальные приборы.

8.10 Факельная установка должна быть снабжена приборами, контролирующими технологические параметры с постоянной регистрацией и выводом показаний, - по ПБ 03-591-03 .

8.11 В устройстве дистанционного розжига факела должно быть предусмотрено автоматическое регулирование давления топливного газа и воздуха.

8.12 В рабочем режиме для факельной установки должно быть обеспечено автоматическое регулирование расхода продувочного газа для поддержания его расчетного значения.

9 Требования безопасности

9.1 Перед каждым пуском факельная система должна быть продута азотом, с тем чтобы содержание кислорода внутри (у основания) факельного ствола не превышало 1,0% объемн. (требование ПБ 08-624-03 *) .
________________
* На территории Российской Федерации документ не действует на основании приказа Ростехнадзора от 12 марта 2013 года N 101 . Действуют Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности "Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности" ., здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.


При сбросах водорода, ацетилена, этилена и окиси углерода объемное содержание кислорода не должно превышать норм, установленных ПБ 03-591-03 .

Замер концентрации кислорода необходимо проводить внутри факельного ствола у его основания.

9.2 Для недопущения проникновения воздуха в факельную систему предусматривают подачу продувочного газа с интенсивностью, которая обеспечивает скорость потока в соответствии с требованиями ПБ 03-591-03 , препятствующую поступлению воздуха. Расход продувочного газа устанавливают проектной документацией.

9.3 При подготовке и проведении ремонтных работ должны быть приняты меры, обеспечивающие безопасность проведения этих работ в соответствии с действующими нормативными документами.

9.4 Факельная установка должна соответствовать требованиям взрывопожаробезопасности, указанным в ПБ 08-624-03 . Обеспечение первичными средствами пожаротушения - в соответствии с действующими нормами.

10 Требования охраны окружающей среды

10.1 Факельная установка должна обеспечивать устойчивое горение в полном диапазоне расходов сбросного газа, бездымное сжигание постоянных и периодических сбросов.

10.2 Факельная установка должна обеспечивать безопасную плотность теплового потока в защитной зоне и на поверхности расположенного вокруг оборудования.

Зоны и безопасные уровни тепловых потоков определяют в соответствии с требованиями ПБ 03-591-03 .

10.3 При проектировании должны быть использованы конструктивные решения, обеспечивающие полноту сжигания сбрасываемых углеводородных газов и паров, для чего должны быть использованы конструктивные решения, обеспечивающие инжекцию атмосферного воздуха и необходимое смешение сбросного газа с воздухом.

10.4 При проектировании факельного устройства следует учитывать высоту, на которой происходит выброс вредных продуктов сгорания, чтобы исключить возможное загрязнение окружающей среды.

11 Требования к хранению

11.1 Оборудование, аппараты и металлоконструкции факельной установки (без средств автоматизации) перед хранением должны быть подвергнуты консервации.

11.2 Хранение оборудования, аппаратов и металлоконструкций факельной установки необходимо осуществлять в условиях 7(Ж1) по ГОСТ 15150 . Приборы и средства автоматизации необходимо хранить в соответствии с требованиями инструкций по эксплуатации изготовителей.

12 Утилизация

Оборудование факельной установки перед отправкой на утилизацию (на вторичную переработку) необходимо освободить от рабочих сред по технологии предприятия-владельца, обеспечивающей безопасное ведение работ, а также осуществить разборку и разделку оборудования с сортировкой металла по типам и маркам.

Изобретение относится к оголовкам факельных установок для сжигания аварийных, постоянных и периодических выбросов горючих газов, может быть использовано в нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности и позволяет повысить надежность и срок службы оголовка за счет устранения воздействия пламени на наружную поверхность основной горелки и ветрозащитного экрана. Оголовок факельной установки содержит основную горелку для сжигания сбрасываемого газа, дежурные горелки, ветрозащитное устройство, установленное соосно и образующее с ней кольцевой зазор, выполненное в виде цилиндра, открытого сверху и заглушенного снизу днищем, установленного на основной горелке, стенки цилиндра выполнены в виде обечайки и набора равномерно расположенных лопаток, установленных между обечайкой и днищем, лопатки выполнены в виде секторов цилиндра, причем наружные части лопаток касаются радиальных плоскостей. 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2344347

Изобретение относится к оголовкам факельных установок для сжигания аварийных, постоянных и периодических выбросов горючих газов и может быть использовано в нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Известен оголовок факельной установки, содержащий основную горелку (цилиндрическую трубу), ветрозащитный экран, установленный в верхней части оголовка соосно с основной горелкой и образующий с ней кольцевой зазор, дежурные горелки (см. патент РФ 2095686, МПК F23D 14/38, опубл. 11.10.1997 г.) (аналог).

Данный оголовок работает следующим образом. Сжигаемый газ поступает в основную горелку в виде цилиндрической трубы и при выходе поджигается дежурными горелками. Ветрозащитный экран удерживает пламя в вертикальном положении. Однако этот ветрозащитный экран не защищает наружную поверхность основной горелки от воздействия пламени при боковом ветре. Это объясняется тем, что при боковом ветре с подветренной стороны оголовка образуется зона пониженного давления с отрывным рециркуляционным течением воздуха, в которую засасывается пламя вниз через кольцевой зазор. В результате теплового воздействия пламени снижается надежность и срок службы факельного оголовка.

Указанный недостаток частично устранен в факельных установках, описанных в каталоге промышленной организации «Генерация» стр.4 (см. сайт ПГ «Генерация» www.generation.ru) (прототип).

В этих установках оголовок содержит основную горелку в виде цилиндрической трубы, снаружи которой установлен соосно цилиндроконический ветрозащитный экран и дежурные горелки. Конический участок ветрозащитного экрана размещен в верхней части экрана и перекрывает кольцевой зазор между цилиндрической трубой и ветрозащитным экраном.

Принцип работы такого оголовка заключается в следующем. Сжигаемый газ поступает в основную цилиндрическую горелку оголовка и при выходе поджигается дежурными горелками. Цилиндрический ветрозащитный экран защищает наружную поверхность основной горелки от воздействия пламени при боковом ветре. Однако в этом случае тепловому воздействию подвергается наружная поверхность цилиндрического ветрозащитного экрана в результате опускания пламени с подветренной стороны в зону пониженного давления и рециркуляционного течения за экраном. Это приводит к тепловому воздействию на экран, снижает надежность и срок службы оголовка, требуется периодическая замена ветрозащитного экрана.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и увеличение срока службы оголовка путем устранения воздействия пламени при боковом ветре на наружные поверхности основной горелки и ветрозащитного экрана.

Для достижения указанной цели оголовок факельной установки содержит, как и наиболее близкий к ней прототип, основную горелку с установленным на ней соосно ветрозащитным устройством, образующим с ней (горелкой) кольцевой зазор, и дежурные горелки.

В отличие от известного оголовка ветрозащитный экран выполнен в виде цилиндра, открытого сверху и заглушенного снизу днищем, установленным на основной горелке, стенки цилиндра выполнены в виде обечайки, установленной сверху, и набора равномерно расположенных лопаток, установленных между обечайкой и днищем. Лопатки выполнены в виде секторов цилиндра, наружные части лопаток касаются радиальных плоскостей.

На фиг.1 представлен продольный разрез оголовка факельной установки, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.

Оголовок содержит основную горелку 1 и установленный на ней соосно ветрозащитный экран, образующий с ней кольцевой зазор 2 и дежурные горелки 3. Ветрозащитное устройство выполнено в виде цилиндра, открытого сверху и заглушенного снизу днищем 4. Стенки цилиндра выполнены в виде обечайки 5, установленной сверху, и набора равномерно расположенных лопаток 6. Лопатки выполнены в виде секторов цилиндра, наружные части лопаток касаются радиальных плоскостей 7.

Предлагаемый оголовок работает следующим образом.

Сжигаемый газ поступает в основную горелку 1 оголовка и при выходе поджигается дежурными горелками 3. При боковом ветре с наветренной стороны поток ветра поступает через зазоры между лопатками 6 внутрь ветрозащитного устройства в кольцевой зазор 2, приобретая вращательное движение. На подветренную сторону через зазор между лопатками 6 может выйти только небольшая часть поступившего воздуха, т.к. для выхода вращающемуся потоку воздуха необходимо изменить направление почти на противоположное, а это связано с преодолением большого гидравлического сопротивления. Чтобы создать такое движение воздуха в кольцевом зазоре 2, лопатки 6 установлены так, что обеспечивается касание их наружных частей и радиальных поверхностей 7, а внутренние части направлены тангенциально. Глухое днище 4 исключает движение воздуха из зазора 2 вниз. Все это приводит к движению воздуха вверх, что предотвращает опускание пламени и его воздействие на конструкцию оголовка. Обечайка 5 защищает пламя основной горелки 1 и дежурных горелок 3 от воздействия порывов ветра.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Оголовок факельной установки, содержащий основную горелку для сжигания сбрасываемого газа, дежурные горелки и ветрозащитное устройство, установленное соосно и образующее с ней кольцевой зазор, выполненное в виде цилиндра, открытого сверху и заглушенного снизу днищем, установленного на основной горелке, стенки цилиндра выполнены в виде обечайки и набора равномерно расположенных лопаток, установленных между обечайкой и днищем, лопатки выполнены в виде секторов цилиндра, причем наружные части лопаток касаются радиальных плоскостей.