ККЛ по ЭКОЛ.БЕЗОПАС. в НГКЧасть2(2). Курс лекций по экологической безопасности часть ii. Охрана окружающей среды в нефтегазовом комплексе учебное пособие
 Скачать 1.89 Mb.
|
20. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ РИСКИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИФАКЕЛЬНЫХ УСТАНОВОКФакельные установки предназначены для сжигания некондиционных газов, образующихся при пуске, продувке оборудования или в процессе работы, дальнейшая переработка которых экономически нецелесообразна или невозможна. Сжигание сбросных газов на факельной установке позволяет значительно уменьшить загрязнение окружающей среды токсичными и горючими веществами. По месту расположения факельной горелки факельные установки разделяют на высотные и наземные. В высотных факельных установках факельная горелка расположена в верхней части факельной трубы; продукты сгорания поступают сразу в атмосферу. В наземных установках горелка расположена на небольшом расстоянии от земли, а продукты сгорания отводятся в атмосферу через дымовую трубу. Особые меры безопасности требуется принимать при сжигании углеводородов в наземных факельных установках. В этом случае факельную горелку устанавливают в чашу высотой около 2 м и постоянно контролируют состав, содержащегося в ней газа, чтобы предотвратить вытекание углеводородов в окружающую среду. Для исключения опасности воспламенения газов и паров, выделяющихся из предохранительных клапанов и технологических установок, а также вредного воздействия на персонал теплового излучения пламени, вокруг факельных установок предусматривают свободную зону. Обычно для наземных факельных установок требуется зона радиусом не менее 50 м, а для высотных – радиусом 30 – 40 м. Высотные факельные установки можно разделить на средние (4 – 25 м) и высокие (более 25 м). В некоторых факельных установках высота факельной трубы составляет 80 – 120 м. На объектах нефтяной и газовой промышленности применяют факельные установки: – низкого давления – для обслуживания цехов и установок, работающих под давлением до 0,2 МПа; – высокого давления – для обслуживания цехов и установок, работающих под давлением выше 0,2 МПа. Факельные газы из систем низкого и высокого давления могут (по возможности) собираться в газгольдер для дальнейшего целевого использования (на химическом предприятии). К факельным установкам предъявляются следующие требования: – полнота сжигания, исключающая образование альдегидов, кислот, дыма, сажи и других вредных промежуточных продуктов; – устойчивость факела при изменении расхода и состава сбрасываемых газов; – безопасное воспламенение, бесшумность и отсутствие яркого свечения. На практике применяют различные системы факельных установок. Рассмотрим две из них: систему со сбросом газов в факельную трубу и систему для газов высокого давления с отбором факельных газов на переработку или для сжигания в котельных установках. В первой системе сбрасываемые газы перед попаданием в факельную трубу проходят сепаратор. Конденсат из сепаратора возвращают в производство или утилизируют другим способом или сливают в канализацию. Факельная труба оснащается дежурными и запальными горелками. Такую систему применяют, когда газы не утилизируются (или не подлежат утилизации) или, когда давление на технологических установках недостаточно для подачи сбросного (факельного) газа в газгольдер. В системах второго типа газы поступают в сепаратор, где отделяются от конденсата. Основная масса газа направляется потребителю, а избыток сбрасывается в факельную трубу через регулирующий клапан. Воздействие теплового облучения от факелов чрезвычайно опасно для людей, животных и всей окружающей среды. В радиусе 50 – 100 м от факела погибает растительность. Безопасность эксплуатации факельных установок зависит от правильного выбора режимных параметров: – диаметра ствола факела, который должен обеспечить стабильное пламя в условиях переменной по составу и расходу нагрузке; – высоты ствола и расстояния вокруг ствола, на котором тепловое излучение будет безопасным. Скорость движения газа в факельной трубе независимо от колебаний нагрузки всегда должна быть больше скорости распространения пламени, но меньше некоторой предельной величины, при которой возможен отрыв пламени. Экспериментальные данные о скоростях отрыва пламени для факельных труб отсутствуют. На практике принимают, что пламя будет устойчивым при скорости газа на выходе из трубы, не превышающей 20-30% скорости звука в этом же газе. Факельные установки характеризуются повышенной степенью опасности по сравнению с другим технологическим оборудованием. Mаксимальная опасность взрыва возникает в случае образования в факельных установках смеси горючего газа и воздуха. Если к такой смеси добавить инертный газ, то при определенном его содержании смесь становится негорючей. Количество инертного газа определяется его видом и составом горючего газа и составляет 50 – 75%. Образование взрывоопасных смесей в факельных установках связано в основном с попаданием в них кислорода воздуха. Опасность проникновения атмосферного воздуха в факельные установки возникает, прежде всего, при большом ветре, низкой скорости потока сбрасываемого газа и сбросе газов с относительной плотностью по воздуху меньше единицы или нагретых газов. Воздух в факельную систему может попасть в основном через срез факельной трубы или через неплотности при нарушении герметичности оборудования. В последнем случае подсос воздуха в установку обусловлен разрежением в факельной трубе. Другим фактором, обусловливающим повышенную опасность факельных установок, является постоянно горящий факел (открытый огонь). Для уменьшения опасности взрыва факельную систему постоянно продувают инертным или топливным газом. Кроме того, для ограничения распространения пламени устанавливают гидрозатворы, лабиринтные уплотнители, огнепреградители и другие устройства. Одной из причин аварий на факельных установках является засорение (замерзание) факельных трубопроводов. Поэтому трубопроводы следует выполнять с наклоном и без карманов. Во всех случаях, когда вода может попасть в систему извне (промывка, пропарка), трубопроводы должны быть проверены на отсутствие влаги. Конденсат пара (зимой) может быстро превратиться в лед. Кроме того, конденсация пара может привести к созданию разрежения в факельной системе и подсосу воздуха. Попадание в факельный трубопровод сырой нефти может привести к закупориванию факельной системы. При оценке реальной опасности следует учитывать, что взрыв невозможен, если содержание кислорода ниже так называемого кислородного предела, который зависит от состава смеси. Для алканов кислородный предел всегда выше 10%. Для окиси углерода он составляет 5 – 10%. На практике принимают, что при сбросе алканов высокие факельные трубы безопасны, если содержание кислорода на расстоянии 7,5 м от верха трубы не превышает 6% об. 21. ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ОБЪЕКТАХ СБОРА И ПОДГОТОВКИ НЕФТИ Основными источниками загрязнения являются трубопроводы и объекты технологического назначения: групповые замерные установки, дожимные насосные станции, сборные пункты, товарные парки, установки подготовки нефти и газа, насосные и компрессорные станции, газоперерабатывающие заводы, факельные устройства и многочисленные сопутствующие объекты (котельные, очистные сооружения, склады расходных материалов и товарной продукции и т.п.), а также вспомогательные производства (предприятия технологического транспорта и нефтемашремонта, базы производственно-технического обслуживания, химреагентов и спецматериалов и др.). Под все эти объекты производится отвод земель, практически, в постоянное пользование. Площади отводимых земель определяются выбранными технологиями и применяемым оборудованием. Отечественное же оборудование в связи с использованием недостаточно качественных конструкционных материалов, несовершенством контрольно-измерительных приборов и автоматики имеет большие габариты и высокую металлоёмкость. Неравнозначная надёжность применяемого в технологической установке (объекте) оборудования ведет к повышенной потребности в ремонтных работах и необходимости установки резервных единиц оборудования. Всё это сказывается как на размерах отводимых площадей, так и на загрязнении окружающей среды в результате отказов оборудования и аварийных выбросов и сбросов при нарушении технологических режимов работы. Основными загрязнителями являются углеводороды жидкие и газообразные, пластовые воды, агрессивные газы (сероводород, углекислый газ) и химреагенты. Эти загрязнители попадают в окружающую среду в результате утечек через неплотности арматуры и сальников, неорганизованных аварийных выбросов (эксплуатационные скважины, групповые замерные установки, нефтесборные сети, дожимные и кустовые насосные станции, установки предварительного сброса, резервуары-отстойники, установки подготовки нефти и газа, компрессорные станции и установки переработки газа, резервуарные парки, склады хранения химреагентов). С установок подготовки нефти и газа по тем же причинам имеются утечки меркаптанов. С факельных устройств, котельных, нагревательных печей в качестве продуктов сгорания в окружающую среду выбрасываются оксиды азота, диоксид серы, оксид углерода, сажа. С ремонтных участков предприятий технологического транспорта, нефтемашремонта и баз обслуживания наряду с выбросами оксидов азота, серы и углерода, сажи выбрасываются в окружающую среду сварочный аэрозоль, серная кислота, пары свинца, толуол, ацетон, краски, масла и других химические продукты. Наиболее крупные ущербы окружающей среде, а равно и крупные потери углеводородов происходят в результате повреждений линейных сооружений (нефтесборных сетей, нефтепроводов и газопроводов). Аварийные ситуации на нефтепроводах ведут к тяжёлым экологическим последствиям. Это обусловлено выходом большого количества нефти и большим загрязнением почвы и водоёмов. Физико-химическое воздействие нефти приводит к трудновосстановимому режиму естественного самоочищения. Основные причины порывов обусловлены коррозией металла, дефектами труб, браком строительно-монтажных работ, нарушением правил эксплуатации и прочими причинами. Но если для магистральных трубопроводов трубы поставляются с заданными прочностными характеристиками, то этого нельзя сказать о нефтесборных сетях, транспортирующих обводненную продукцию скважин, и водоводах высокого давления системы поддержания пластового давления, транспортирующих агрессивные сточные воды. Отсутствие труб необходимых марок стали и внутренних защитных покрытий на трубах ведут к быстрому и непрогнозируемому выходу их из строя с соответствующими последствиями для окружающей среды и экономики производства. Таблица 3 Структура потерь легких углеводородов при сборе, подготовке, транспорте и хранении нефти
|