Пожарная безопасность процессов хранения горючих газов


            В промышленных условиях ГГ хранят в газгольдерах, резервуарах и баллонах.
            Газгольдер - это инженерное сооружение, предназначенное для хранения, регулирования подачи газов в систему газоснабжения, в технологическое оборудование, а также для смешивания газов различных концентраций или составов. В зависимости от применяемого давления газгольдеры подразделяются на два класса: низкого (до 0,07 МПа) и высокого (от 0,07 до 3 МПа) давления. Газгольдеры низкого давления, как правило, являются газгольдерами постоянного давления и по своим технологическим и конструктивным особенностям могут быть подразделены на две группы: мокрые и сухие.
            Сухие газгольдеры могут быть переменного и постоянного объема. Сухие газгольдеры переменного объема сложны в эксплуатации, а также характеризуются повышенной пожарной опасностью, что ограничивает их применение.
            Мокрые газгольдеры по конструкции могут быть однозвеньевыми и многозвеньевыми. Однозвеньевой мокрый газгольдер (рисунок 2.22) состоит из неподвижного резервуара 2 наполненного водой, в котором установлен колокол (опрокинутый стакан) 3. Газ, расход которого регулируется задвижками 8, под колокол подается и отбирается из него по газопроводам 1, 7. При наполнении газгольдера колокол поднимается, а при опорожнении - опускается. Ролики 4 при этом скользят по направляющим шинам и устраняют качение и перекос колокола. Для защиты от поражений молнией предусматривается обеспечение газгольдеров молниезащитным устройством - 5.
            Многозвеньевые мокрые газгольдеры (рисунок 2.23) кроме колокола, имеет звенья (телескопы). В результате давления газа колокол поднимается и тянет за собой телескопы, находящиеся в зацеплении с желобами. При поднятии колокола и звеньев, желоба заполняются водой и создают гидравлические затворы, обеспечивающие герметичность соединения подвижных элементов газгольдера. Если масса конструкций (колокола и звеньев) недостаточна для создания необходимого давления газа в газгольдере, применяют специальные грузы.

Схема однозвенного мокрого газгольдера
Рисунок 2.22 - Схема однозвенного мокрого газгольдера.

            Газовые вводы газгольдеров пропускают через специальные камеры, в которых размещают запорную арматуру, гидравлические затворы, задвижки для ручного сброса и предохранительные клапана сброса газа в атмосферу при переполнении газгольдеров, а также узлы управления системой отопления и задвижки трубопроводов негорючего газа для продувки газгольдеров и газовых вводов.

Схема трехзвенного мокрого газгольдера
Рисунок 2.23 - Схема трехзвенного мокрого газгольдера:
1 - неподвижный резервуар; 2, 3 - направляющие; 4 - верхние ролики телескопов и колокола; 5 - специальный колпак против образования вакуума; 6 - грузы; 7 - колокол; 8 - нижние ролики телескопов и колокола; 9 - трубопровод.

            Пожарная опасность газгольдеров заключается в возможности образования горючей среды как внутри газгольдера и его коммуникаций, так и в здании, где установлен газгольдер. Внутри заполненного газом газгольдера образование горючей среды невозможно, т.к. в газгольдере и газопроводах давление всегда выше атмосферного, это исключает проникновение в газгольдер воздуха. Подсос воздуха происходит лишь при вакууме, возникающем в результате полного опорожнения газгольдера, заклинивания колокола, интенсивной принудительной откачке газа в количестве, превышающем его поступление, либо растворение газа в воде при длительном его хранении. Причинами заклинивания колокола являются заклинивание роликов, сильное обледенение стенок газгольдера, а также усиленное потребление газа компрессорами или вентиляторами.
            Выход газа из газгольдеров в помещение или атмосферу возможен в результате: утечки газа через неплотности швов и гидрозатворы колокола и звеньев; утечки воды из резервуара или гидрозатворов; резкого повышения давления газа, которое может привести к выбросу воды и газа через затворы; наличия неплотностей во фланцевых соединениях и сальниках запорной арматуры; переполнения газгольдеров ГГ при неисправности систем автоматической блокировки для отключения установок нагнетания газа; сильных перекосов и заклинивания колокола и звеньев, которые приводят к одностороннему обнажению затворов.
            Причинами перекоса колокола могут быть неравномерная осадка фундамента, деформация колокола и телескопов, неравномерное расположение грузов, быстрое наполнение или опорожнение газгольдера, замерзание гидрозатворов или стенок газгольдера, заедание роликов при их движении по направляющим. Утечки газа могут происходить также при повышении давления в момент включения отдельных звеньев, т.к. начальный сдвиг с места колокола и звеньев требует большого добавочного усилия. Эти толчки увеличиваются при неточном монтаже роликов, плохой смазке и заедании их, при быстром наполнении газгольдера и перекосах.
            Взрывы и пожары газгольдеров могут происходить в момент их ремонта и в период пуска после ремонта (включение газгольдера в сеть и наполнение его газом). Горючая среда может образоваться при неполном удалении газа из системы, отсутствии или недостаточном времени продувки, негерметичном отключении коммуникаций от газгольдера.
            Основными источниками зажигания в газгольдерах могут быть:
            - искры механического происхождения, высекаемые при ударах подвижных частей газгольдеров об их неподвижные части, а также при проведении профилактических и ремонтных работ;
            - самовозгорание сульфидов железа образованных на стенках газгольдера;
            - разряды атмосферного и статического электричества;
            - сварочные и другие огневые ремонтные работы.
            Распространение пожара в газгольдерах происходит по парогазовоздушному облаку и характеризуется высокой скоростью развития по площади, скоротечностью процессов разрушения технологического оборудования, истечением ГГ, значительным тепловым излучением и загазованностью прилегающей территории.
            Для хранения сжиженных горючих газов (далее - СГГ) применяют горизонтальные цилиндрические или шаровые резервуары (рисунок 2.24). Внутри резервуаров горючие концентрации не образуются из-за отсутствия воздуха, т.к. весь их свободный объем заполнен СГГ, находящимся под избыточным давлением. Горючие смеси ГГ с воздухом могут образоваться только при постановке резервуаров на ремонт и их первоначальном пуске.

Резервуары для хранения сжиженных горючих газов
Рисунок 2.24 - Резервуары для хранения сжиженных горючих газов:
а - цилиндрический горизонтальный; б - сферический.

            Основной опасностью является выход ГГ через неплотности и повреждения в резервуарах. При выходе наружу СГГ интенсивно испаряются и загазовывают большие территории. СГГ тяжелее воздуха, поэтому их пары скапливаются в низких местах, растекаются по земле в направлении ветра, образуя зоны взрывоопасных концентраций. СГГ имеют повышенную способность к электризации.
            Повреждения резервуаров СГГ наиболее часто происходят в результате образования повышенных давлений, вакуума и коррозии. Причинами повышения давления выше допустимых пределов в резервуарах СГГ могут являться их переполнение СГГ, неисправности предохранительных клапанов, нагревание корпуса резервуаров (теплотой пожара соседних установок, солнечными лучами и т.д.), заполнение более летучим газом, на который резервуар не рассчитан, образование льда и кристаллогидратов на дне резервуаров или в трубопроводах. Из всех резервуаров СГГ наименьшую опасность представляют изотермические низкотемпературные резервуары, в которых давление газа немного отличается от атмосферного. Однако нарушение их температурного режима может приводить к повышению давления и их повреждению.
            Источниками зажигания при хранении СГГ могут быть искры при разрядах статического или атмосферного электричества, использовании стального искро-образующего инструмента, неисправности электрооборудования, самовозгорании пирофорных соединений, открытый огонь.
            Распространение пожара в местах хранения СГГ происходит по парогазо-воздушному облаку, поверхности разлившегося СГГ, трубопроводам промышленной канализации, через дверные, оконные и технологические проемы компрессорных и насосных. Пожары, возникающие на складах СГГ, характеризуются высокой скоростью развития по площади, скоротечностью процессов разрушения технологического оборудования, истечением больших количеств СГГ и загазованностью прилегающей территории.
            В баллонах газ может находиться в сжатом, сжиженном или растворенном состояниях и храниться под различным давлением. Так, сжатые газы (азот, водород, кислород, метан, окись углерода) хранят под давлением 15 МПа, сжиженные газы (углекислый газ, аммиак, хлор, пропан, пропилен, бутан, бутилен, природный сжиженный газ) - под давлением 0,65-12,5 МПа, в растворенном состоянии (ацетилен) под давлением 1,6 МПа.
            Баллон (рисунок 2.25) представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд со сферическими днищами, состоящий из корпуса, днища с башмаком, горловины с обоймой, предохранительного колпака, вентиля с редуктором или регулятором давления и штуцера.

Схема устройства баллона для газа
Рисунок 2.25 - Схема устройства баллона для газа:
1 - корпус; 2 - днище; 3 - башмак; 4 - горловина; 5 - обойма.

            Сортамент баллонов по емкости, давлению и геометрическим параметрам охватывает более 500 типоразмеров, в том числе 125 типоразмеров малых и среднелитражных баллонов. Малолитражные баллоны выпускаются емкостью от 0,4 до 12 л и рассчитаны на давление 10, 15, 20 МПа, среднелитражные - емкостью от 20 до 55 л на те же давления и крупнолитражные - емкостью от 80 до 500 л, рассчитанные на давление 10, 15, 20, 32 и 40 МПа.
            Пожарная опасность хранилищ баллонов характеризуется пожароопасными свойствами газов, хранящихся в баллонах, высокими давлениями газа, количеством баллонов, заполненных газами, возможностью создания горючих концентраций при утечках ГГ из баллонов и возможностью взрывов баллонов. Утечки газов из баллонов происходят при повреждении баллонов в результате их переполнения, динамических воздействий, конструктивных дефектов, а также при неисправности вентилей. Обычно баллоны взрываются при отсутствии внутри их взрывоопасной концентрации, причем опасность взрыва не исключается, даже при хранении негорючих газов. Взрывы баллонов вызываются недоброкачественностью металла, коррозией, ударами (падение баллонов, удары их друг о друга), действием высоких и низких температур, а также самовоспламенением и электризацией газа.
            Источниками зажигания в местах хранения баллонов могут быть искры при ударах металла о металл, искры и теплота при неисправности электрооборудования, открытый огонь (применение паяльных ламп, курение и т.п.).
            Распространение возникшего пожара в местах хранения баллонов с газом происходит по газовоздушному облаку и характеризуется высокой скоростью развития по площади, скоротечностью процессов разрушения баллонов с газом, истечением большого количества ГГ, значительной тепловой радиацией и загазованностью прилегающей территории.
Предыдущая Вперед





Полезная информация: Позаботьтесь о безопасности: сигнализатор СТГ-1 на горючие и токсичные газы!