ПБ 09-12-92 Правила устройства и безопасной эксплуатации факельных систем

#G0ГОСГОРТЕХНАДЗОР РОССИИ

    

УТВЕРЖДЕНЫ

Госгортехнадзором России 

              21 апреля 1992 г. 

    

    

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.

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. 2 и 3.

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. 4.

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.

    

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/м3,

где М - количество сбрасываемого газа, г/с;

V - секундный объем сбрасываемого газа при нормальном давлении, м3/с;

d - диаметр сбросного патрубка, м;

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

, в - плотность сбрасываемого газа и окружающего воздуха, кг/м3;

h - высота сбросного патрубка, м.

2. Величина максимальной приземной концентрации газа определяется по формуле:

г/м3.

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

м.

4. Минимальная высота выброса определяется по формуле:

м,

где Снпв - концентрация нижнего предела распространения пламени, г/м3.

Примечания.

1. Рекомендуется принимать скорость выхода газа из сбросного патрубка 80 м/с.

2. Опасной зоной считается круг радиусом Хм.

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; II - 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 6 - 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 6 - 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.

Cpi, Cvi - теплоемкости компонентов, Дж/(мольК);

D - диаметр факельной трубы, м;

k - показатель адиабаты,  

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

Ni - молярная доля i-го компонента в смеси;

Т - температура газа, К;

V - скорость истечения сбросного газа, м/с;

Vв - скорость ветра на уровне центра пламени, м/с,

при H + Z < 60,

при 60 < H + Z < 200;

Vт - максимальная скорость ветра, м/с, определяемая по приложению 4 СНиП 2.01.01.82 "Строительная климатология и геофизика".

Vзв - скорость звука в сбрасываемом газе, м/с:

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

При этом рекомендуется принимать:

при постоянных сбросах   0,2;

при периодических и аварийных сбросах   0,5;

Х - расстояние от факельного ствола, м;

Xmin - минимальное расстояние от факельного ствола до объекта; м;

q - плотность теплового потока в расчетной точке, кВт/м2;

q = qп + qс,

qп - плотность теплового потока от пламени, кВт/м2;

qпд - предельно допустимая плотность теплового потока, кВт/м2;

qпдп = qпд - qс,

qпдп - предельно допустимая плотность теплового потока от пламени, кВт/м2;

qс - прямая солнечная радиация, кВт/м2, определяется для 11-12 ч по приложению 5 СНиП 2.01.01-82 "Строительная климатология и геофизика".

Q - количество тепла, выделяемое пламенем, кВт;

h - высота объекта, м;

H - высота факельного ствола, м, рекомендуется принимать не менее 35D;

Z - расстояние от центра излучения пламени до верха ствола, м;

при  < 0,2 рекомендуется принимать Z = 5D,

при   0,2 определяют по следующим соотношениям:

H/D .......20 30 35 40 60 80 100

Z/D ....... 32 37 39 40 44 47  48

- угол отклонения пламени (угол между вертикалью и осью пламени), градус, tg =Vв/V;

- коэффициент излучения пламени, принимаемый по справочным данным.

Значения qпд, кВт/м2 рекомендуется принимать:

У основания факельного ствола                                   9,4

При условии эвакуации персонала в течение 30 с            4,8

На ограждении факельной установки и при условии

эвакуации персонала в течение 3 мин                            2,8

Неограниченное пребывание персонала                        1,4

Расчетный вариант сброса определяется по максимальной плотности теплового потока.

2. Расчетные формулы.

2.1. Плотность теплового потока qп проверяют при выбранной высоте факельного ствола Н и заданном расстоянии X. Минимальное расстояние между факельным стволом и объектом определяют при выбранной высоте факельного ствола. Высоту факельного ствола определяют при заданном расстоянии между факельным стволом и объектом.

2.2. При  < 0,2

2.3. При   0,2