Факел система аварийного освобождения?

       Факельная система нефтегазоперерабатывающего предприятия — элемент его инфраструктуры, который предназначен для обеспечения безопасной эксплуатации технологических установок и резервуарных парков предприятия, снижения вредного воздействия предприятия на окружающую среду. Некоторые функции факельных систем:
          • Прием и утилизация постоянных, периодических и аварийных сбросов горючих газов и паров с технологических установок и резервуарных парков предприятия и их последующее сжигание.
          • Защита от аварийных ситуаций. В случае непредвиденных событий факельная система срабатывает как предохранитель и не даёт газам попасть в воздух.
       Требованиями промышленной безопасности, а именно приказами Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 15 декабря 2020 года № 533 «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» и от 7 декабря 2020 года № 500 «Правила безопасности химически опасных производственных объектов» для аварийного освобождения химико-технологических систем или технологических блоков от обращающихся химически опасных продуктов предусматривается использование оборудования технологических установок или специальные системы аварийного освобождения. При этом сбрасываемые горючие газы и пары должны направляться в закрытые системы для дальнейшей утилизации, обезвреживания или в системы организованного сжигания, т.е. в факельную систему.
       Не следует ли из вышесказанного, что факельная система относится к системам аварийного освобождения?
       Из нормативно правовых актов в области промышленной безопасности следует, что системы аварийного освобождения — это системы, которые предназначены для аварийного освобождения химико-технологических систем от обращающихся химически опасных продуктов. Они обеспечивают безопасную остановку технологического процесса и исключают образование опасных смесей в системах и окружающей атмосфере
В современных технологических установках нефтегазоперерабатывающих предприятий обращается большое количество опасных веществ (газов и жидкостей). В случае аварии при разных сценариях, например, на установке ЛК-6У №2 (Мозырский НПЗ) максимальный аварийный сброс на факел с установки составит 237 т/ч или 94614,1 м3/ч. При аварийном сбросе кислого газа с двух установок У172 Астраханского ГПЗ – 526 т/час. Аварийный сброс газов и паров на факел с установки АТ-9 (Омский НПЗ) составляет 260 т/ч. Думаю нет нужды оценивать последствия взрыва или пожара такого количества опасного вещества на объекты, персонал предприятия и ближайшие окрестности в случае нерабочего состояния факельной системы.
       В соответствии с Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» специальные системы аварийного освобождения должны находиться в постоянной готовности:

          • исключать образование взрывоопасных смесей как в самих системах, так и в окружающей их атмосфере, а также развитие аварий;

          • обеспечивать минимально возможное время освобождения;

          • оснащаться средствами контроля и управления.

       Несоблюдение этих и других требований, как показывает многолетний опыт эксплуатации факельных систем, может привести к аварийным ситуациям. Примеры таких аварий на факельных системах описаны, например, в книге Бесчастнов М. В., Соколов В. М. «Предупреждение аварий в химических производствах».

                Примеры аварий

       Большинство аварии на факельных системах обусловлено попаданием в систему веществ, нарушающих их нормальную эксплуатацию. К таким веществам относятся и первую очередь воздух, жидкие углеводороды и др.
       На среднем участке (около 400 м) факельного коллектора (общей протяженностью 2,5 км) образовалась взрывоопасная смесь этилена с воздухом. При потушенной дежурной горелке эту смесь можно было сбросить безаварийно в атмосферу через факельный ствол. Однако при максимальной концентрации кислорода в стволе факела сработала система подачи защитного азота в начале коллектора, что привело к быст¬рому перемещению взрывоопасной смеси к пламени дежурной горелки и к детонационному взрыву в факельном коллекторе на всем пути прохождения этиленовоздушной смеси. Аналогичные аварии отмечались и в других химико-технологических процессах.
       В зарубежной литературе описана авария, происшедшая при вскрытии факельной системы. Не включив дежурные горелки, сняли глухой фланец (заглушку), что привело к очень сильному взрыву. Установлено, что при съеме заглушки в трубопровод, ведущий к стволу, подсосалось значительное количество воздуха, что и привело к аварии. На факельных системах зафиксированы аварии, вызванные ошибками при проектировании и монтаже, а также нарушениями правил безопасности при эксплуатации.
       В производстве этилена произошел взрыв горючих газов. Ко¬миссия установила, что первоначально разорвался линзовый ком¬пенсатор факельного коллектора, а это привело к утечке газа и загазованности территории. Газовое облако, достигнув горящих форсунок печей пиролиза, воспламенилось, пламя распространилось в места с повышенной концентрацией газа, после чего по¬следовал взрыв газовоздушной смеси. Анализ аварии позволил сделать следующие выводы:
          а) в проекте факельного трубопровода не были предусмотрены уклоны и отсутствовали устройства для дренирования конденсата из низких мест («мешков») трубопроводов;
          б) при монтаже не были установлены стяжки на линзовых компенсаторах, а мертвые опоры и подвески были выполнены с отступлениями от нормалей; частично отсутствовали изоляция и обогрев факельного трубопровода;
          в) профилактический контроль работы факельной системы от-сутствовал, поэтому своевременно не устранили скопление жидкости и льда в трубопроводе, что привело к сужению его сечения.
       Допущенные нарушения при проектировании и монтаже вызвали ослабление прочности факельного трубопровода, а скопление жидкости и образование льда на стенках отдельных участков привело к гидравлическим ударам, что послужило причиной разрыва некачественно сваренных швов линзового компенсатора.
Известны и другие случаи образования и взрыва газовоздушных смесей в факельной системе. Например, авария на локальной факельной установке отделения подготовки газа производства аммиака.
       Технологическая схема подготовки газа состояла из стадий:
          - каталитической конверсии природного газа в трубчатой печи;
          -  паровоздушной доконверсии природного газа в реакторе;
          - охлаждения газа;
          - каталитической конверсии окиси углерода в две ступени;
          - очистки газа от двуокиси углерода в абсорбере, оро¬шаемом раствором моноэтаноламина;
          - каталитической очистки конвертированного газа от окиси п двуокиси углерода.
       Факельная установка состояла из: цеховых коллекторов сбросных газов на факел от двух технологических линий подготовки газа, межцехового трубопровода сбросных газов на факел, факельного ствола, трубопровода подачи природного газа на горелки, линии стока конденсата из молекулярного затвора, кубовой части, линии подачи пара под избыточным давлением 0,5 МПа (5 кгс/см2) для подогрева кубовой части и трубопроводов, линии продувочного азота на факел, инжекционных смесителей с электрозапальниками и запальными горелками, гидрозатворов с отключающей арматурой, предназначенных для периодических спусков конденсата из трубопровода и последующего его удаления.
        Во время работы был обнаружен резкий стук в компрессоре сжатия азотоводородной смеси (АВС), поэтому он был аварийно остановлен. Избыток АВС, как предусмотрено проектом, через регулирующий клапан был сброшен на факел. В это же время произошел взрыв на факельной установке с отрывом ко¬нусной части куба и загоранием газа в месте разрушения. Для ликвидации ава¬рии снизили давление с последующим полным прекращением подачи АВС, разгрузили агрегат, закрыли задвижки с агрегата на факел и подали азот в линию факела. В результате этих мер горение было прекращено.
       Установлено, что разрушение сепарирующей части куба было вызвано образованием взрывоопасной смеси АВС — воздух вследствие негерметичности си¬стемы трубопровод — факел и разрежения в стволе факела, обусловленным естественной тягой, что привело к подсосу воздуха через трещины в сварных стыках трубопровода и компенсатора. Нарушение герметичности газопровода было вызвано некоторым изменением конфигурации его подсоединения и откло¬нением от проекта расстановки линзовых компенсаторов при монтаже, что при¬вело к опасному ограничению необходимой компенсации температурных деформаций.
       Подобная авария произошла на заводе «Полиэтилен высокого давления» в цехе 93-96 получения полиэтилена высокого давления (ПЭВД) 8 июля 2006 года.
       14 сентября 2015 года на факельном хозяйстве на территории «Тольяттикаучука» произошел хлопок углеводородной смеси с последующим возгоранием, была частично разрушена операторная факельного хозяйства, расположенная вне основной территории предприятия.
Основные технологические установки предприятия не пострадали. В результате происшествия погиб сотрудник предприятия, один сотрудник подрядной организации с ожогами доставлен в больницу, его жизни ничего не угрожает», - сообщала пресс-служба предприятия. Причиной, предположительно, являлась утечка и скопление газа.
       13 июня 2023 года на площадке Краснодарского НПЗ при плановой остановке установки АВТ произошло превышение давления в электродегидраторе Э-302, в результате чего сработала штатная система защиты оборудования от повышения давления с выходом жидких углеводородов на факел. В результате превышения объема сбрасываемых веществ над вместимостью системы аварийного освобождения произошло разлитие жидких углеводородов на грунт. Площадь пожара составила 20 квадратных метров.
       Анализ аварий, происшедших на факельных установках, по¬зволяет выделить основные причины возникновения аварийных ситуаций:
          а) проникновение воздуха в факельный коллектор факельной си-стемы при нарушении герметичности коллекторов. Наиболее ча¬сто воздух попадает в коллектор через верхний открытый срез ствола факельной трубы. При падении давления и малой скорости истечения газа в трубопроводах происходит проскок пламени в факельный коллектор;
          б) совмещение сбросов в факельную систему различных не¬ совместимых газов (например, хлора и ацетилена) или сброс горючих газов с повышенным содержанием кислорода;
          в) отсутствие контроля и средств автоматического регулирования количества, давления и температуры газовых смесей, сбрасы¬ваемых на факел, или неисправность соответствующих устройств;
          г) нарушение правил техники безопасности при прокладке и устройстве коллекторов (не соблюдаются необходимые уклоны, отсутствуют дренирующие устройства, теплоспутники, теплоизоляция и др.);
          д) несвоевременное удаление конденсата и нарушения сроков очистки коллекторов и др.
       Аварии могут возникнуть и при заниженных скоростях газовых потоков, отсутствии регламентированного состава и параметров сбрасываемых в факельную систему газов, необоснованных усложнениях общезаводских факельных систем, автономных факельных системах отдельного производства, цеха, самостоятельных факелах на технологических установках, что приводит к удлинению протяженности коммуникаций и смешению различных несов¬местимых сбросов.
       Из анализа аварий произошедших на факельных хозяйствах нефтегазоперерабатывающих производств следует, что основными мерами по предупреждению аварий и по улучшению безопасности эксплуатации факельных систем является неукоснительной соблюдение норм и правил по проектированию и эксплуатации факельных систем нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий, в которых сосредоточен опыт многолетней эксплуатации таких систем.. А вот здесь нас ждет очередная коллизия, в настоящее время в законодательстве о промышленной безопасности нет действующего нормативно правового акта в области безопасной эксплуатации факельных систем. А имеющееся Руководство по безопасности факельных систем является рекомендованным. Вот и делайте выводы!