Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Факельные системы представляют собой специализированное оборудование для термического окисления горючих газов и паров на нефтегазовых объектах. Основное назначение этих установок заключается в безопасной утилизации технологических сбросов при нештатных ситуациях, периодических продувках оборудования, а также плановых остановках производственных установок.
Принцип работы факельной системы основан на организованном сжигании углеводородных газов в открытом пламени при температуре 900-1200 градусов Цельсия. Газовоздушная смесь поступает через систему коллекторов в факельный сепаратор, где происходит отделение жидкой фазы от газа. Очищенный газ направляется по факельному стволу к оголовку, где осуществляется его воспламенение и сжигание.
Вертикальные факельные установки являются наиболее распространенным типом на крупных нефтегазовых объектах. В таких системах факельная горелка располагается в верхней части факельного ствола, а продукты сгорания непосредственно поступают в атмосферу. По высоте эти установки подразделяются на средние (от 4 до 25 метров) и высокие (более 25 метров). На современных газоперерабатывающих заводах высота факельных стволов может достигать 80-120 метров.
Наземные факельные установки представляют собой открытые кочегарные ямы круглой или прямоугольной формы, в которых сжигаются некондиционные углеводородные конденсаты. Поверхность горения располагается ниже уровня земли. Такие установки требуют особых мер безопасности и устанавливаются в специальных чашах высотой около 2 метров с постоянным контролем состава газа.
На объектах нефтяной и газовой промышленности применяются факельные установки низкого давления (для обслуживания цехов и установок с давлением до 0,2 МПа) и высокого давления (для установок с давлением выше 0,2 МПа). Факельные газы из систем низкого и высокого давления могут собираться в общий коллектор при технически обоснованном решении.
Многогорелочные или многостадийные наземные факельные установки оснащаются несколькими горелками на разных уровнях. Это позволяет эффективно сжигать газы с переменным составом и различными режимами сброса, обеспечивая стабильность процесса горения при колебаниях нагрузки.
Факельный коллектор служит для сбора и транспортировки сбросных газов от различных технологических установок. Коллекторы изготавливаются диаметром от 300 до 1000 миллиметров и прокладываются с уклоном минимум 0,002 в сторону сепараторов для обеспечения самотечного удаления конденсата. В местах разветвления трубопроводов устанавливаются запорные устройства, опломбированные в открытом состоянии.
Врезка цеховых трубопроводов в факельный коллектор производится сверху для исключения заполнения их жидкостью. Если невозможно выдержать требуемый уклон, в низших точках коллекторов размещают специальные устройства для отвода конденсата с тепловой изоляцией и наружным обогревом.
Факельный сепаратор представляет собой горизонтальный цилиндрический аппарат, оснащенный уголковой и вертикальной сетчатыми насадками. Основная функция сепаратора заключается в очистке газа от капельной жидкости, механических примесей и улавливании жидкостных пробок, образующихся в газовом трубопроводе.
Принцип работы сепаратора основан на последовательном прохождении газожидкостной смеси через систему насадок. Газ подается через штуцер входа на уголковую насадку, что обеспечивает равномерное распределение потока по сечению аппарата и частичное отделение конденсата. Дальнейшая очистка осуществляется при помощи вертикальной сетчатой насадки и в зоне гравитационного осаждения. Эффективность очистки современных факельных сепараторов составляет не менее 99 процентов.
Факельный ствол обеспечивает необходимую высоту для безопасного рассеивания продуктов сгорания и снижения теплового воздействия на уровне земли. По способу восприятия ветровой нагрузки факельные стволы выполняются самонесущими (воспринимающими все нагрузки как от веса узлов, так и от внешних факторов) или на оттяжках (удерживаемыми системой канатов на одном или нескольких ярусах).
Факельный оголовок состоит из корпуса горелки с фланцевым соединением, пилотных горелок с термопарами для контроля пламени, пламезащитного кольца и ветрозащитных опорных пластин. Пламезащитное кольцо располагается по периметру оголовка и предназначено для поднятия пламени вертикально, предотвращая его опускание и воздействие на корпус оголовка, что увеличивает срок службы оборудования.
Стандарт API 521 устанавливает методологию расчета высоты факельной установки на основе интенсивности теплового излучения. Согласно этому документу, максимальная тепловая интенсивность излучения на уровне земли не должна превышать 4,73 киловатта на квадратный метр. Это значение соответствует условиям, при которых персонал в соответствующей спецодежде может находиться в зоне воздействия излучения в течение 2-3 минут при выполнении аварийных действий.
Расчет выполняется с учетом следующих параметров: расхода сжигаемого газа, его теплотворной способности, доли излучаемой теплоты от общего теплового потока, геометрии факела и расстояния до защищаемых объектов. При определении высоты факельного ствола учитывается как плотность теплового потока, так и возможное загрязнение окружающей территории вредными продуктами сгорания.
Согласно СНиП 2.07.01-89*, минимальная высота факельной установки должна составлять 18,2 метра или 30 метров в зависимости от расположения объекта и требований согласования с управлением летной службы. При расчете учитывается истинная высота факела с учетом высоты пламени от уровня поверхности земли до самой верхней точки.
Кроме плотности теплового потока, при определении высоты факельного ствола рекомендуется учитывать возможность зажигания пламенем факела выбросов горючих и взрывоопасных веществ при авариях на соседних технологических установках. Это требует проведения комплексного анализа размещения производственных объектов.
На практике расчет высоты факела включает определение мощности выброса вредных веществ, температуры выбрасываемой газовоздушной смеси, расхода газов, средней скорости их поступления в атмосферу. Для факельных установок с производительностью по газу от 41667 до 416670 кубических метров в час подбираются стволы соответствующего диаметра от 1000 до 3200 миллиметров.
Система автоматизации розжига и контроля пламени (САРКП) обеспечивает дистанционный розжиг дежурных горелок факельных установок в ручном и автоматическом режимах, контроль наличия пламени и управление режимами работы. Современные системы обеспечивают неограниченную многократность запуска факельной установки с быстродействием розжига не более 1-2 секунд при заполненных трубопроводах.
В автоматическом режиме система выполняет последовательность операций без участия оператора: автоматический розжиг, контроль пламени дежурных горелок, повторный розжиг при погасании пламени. При размещении блоков управления непосредственно на факельном оголовке и стволе система сохраняет работоспособность во всем диапазоне климатических воздействий, включая условия высоких температур и аварийных обливов нефтепродуктами.
Для контроля наличия пламени применяются два основных метода. Ионизационный контроль основан на электропроводимости пламени при омывании контрольного электрода и применяется преимущественно для запальных устройств. Фотоэлектрический контроль регистрирует наличие в пламени излучения определенного спектра и используется для основных горелок.
Современные фотодатчики пламени представляют собой приборы, реагирующие на изменение уровня светового потока в диапазоне излучения факела. Сигнализаторы горения обрабатывают сигнал от фотодатчика и выдают информацию о наличии или отсутствии пламени через контакты реле или аналоговый сигнал на исполнительные устройства и систему автоматического управления верхнего уровня.
Панель электрического розжига и управления обеспечивает ручной и автоматический розжиг пилотных горелок на факельном оголовке. Система включает высокоэнергетические электроды, трансформаторы высокого напряжения, кабели розжига и управляющий контроллер. При автоматической последовательности зажигания сначала разжигается первая горелка, затем последовательно остальные пилотные горелки.
В случае погасания пламени одной или нескольких пилотных горелок автоматически производится повторный розжиг, длящийся приблизительно 5-6 минут. Если за это время горелка не разожглась, сигнал тревоги отображается на локальной панели с возможностью дистанционной сигнализации на щит оператора.
Факельная система оснащается комплексом контрольно-измерительных приборов для мониторинга технологических параметров: датчиками давления газа перед запальником и факелом, термопарами для контроля температуры пламени, расходомерами для учета сжигаемого газа, датчиками положения запорно-регулирующей арматуры. Вся информация от приборов КИПиА передается в систему АСУТП для визуализации и архивирования данных.
Основным нормативным документом, регламентирующим проектирование, строительство и эксплуатацию факельных систем в Российской Федерации, является Руководство по безопасности факельных систем, утвержденное Приказом Ростехнадзора от 22.12.2021 № 450. Этот документ содержит рекомендации по соблюдению обязательных требований промышленной безопасности и распространяется на опасные производственные объекты, где добываются, используются, перерабатываются и транспортируются воспламеняющиеся и горючие вещества.
Руководство разработано в целях содействия соблюдению федеральных норм и правил, включая Общие правила взрывобезопасности (ФНП 533), Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности (ФНП 534) и другие нормативные акты в области промышленной безопасности.
При проектировании факельных систем применяются международные стандарты API 521 (системы сброса давления и факельные системы), API 537 (факельные детали для нефтеперерабатывающих предприятий), API 560 (подогреватели с прямым нагревом) и ISO 25457 (общие требования к факельным системам).
Стандарт API 521 определяет критерии безопасного расстояния на основе теплового излучения, максимально допустимые размеры жидких частиц в сбросном газе (600 микрон), требования к расположению факельных установок относительно технологического оборудования и промышленных площадок.
СП 155.13130.2014 устанавливает требования пожарной безопасности к складам нефти и нефтепродуктов, включая правила размещения факельных установок. Факельные системы должны располагаться с подветренной стороны относительно преобладающего направления ветров и на безопасном расстоянии от резервуарных парков, технологических установок и мест постоянного пребывания людей.
Во избежание образования взрывоопасной смеси в факельный коллектор высокого и низкого давления предусматривается непрерывная подача расчетного количества продувочного углеводородного газа. В случае прекращения подачи углеводородного газа обеспечивается автоматическая подача инертного газа (азота). На технологической площадке предусматривается запас инертного газа, достаточный для продувки факельного коллектора в аварийных ситуациях.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.