УСТРОЙСТВО ГАЗОВОЙ ЗАЩИТЫ ПЕЧЕЙ ОГНЕВОГО ПОДОГРЕВА

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