для чего нужна факельная установка
Факельная установка
В результате многих технологических процессов образовываются отработанные газы, которые нельзя просто сбросить в атмосферу из-за большого содержания вредных для экологии химических веществ. Чтобы процесс утилизации проходил безопасно, используются факельные установки, в которых происходит полное сгорание.
Производство и монтаж факельных установок
Для изготовления применяются различные марки стали с учетом их устойчивости к повышению температуры при нагреве. Дополнительно при выборе стали учитывается химический состав сгораемых продуктов: материал должен выдерживать тепловые и химические нагрузки.
В зависимости от размера ствола, ветровых нагрузок, сейсмоактивности района и плотности потока рассчитываются толщина стенки и масса.
Оголовок принимает на себя максимальные температурные нагрузки, поэтому трубопроводы изготавливаются из стальных бесшовных труб.
Точная конструкция, геометрические размеры и состав факельной системы проектируются индивидуально в зависимости от производительности (максимального и минимального в единицу времени), скорости, давления, плотности, температуры, химического состава, условий работы, а также в соответствии с государственными нормами:
Преимущества факельных установок нашего производства
Их использование обеспечит:
Характеристики факельных установок
Типы факельных установок
Основными видами по своей конструкции и принципу действия являются:
Каждый тип рассчитывается по индивидуальному заказу на основании требований и условий эксплуатации. Например, сепаратор и конденсатосборник могут оснащаться подогревателем или теплоизоляцией, чтобы не допустить попадания конденсата при низкой температуре атмосферного воздуха. Это может касаться и трубопроводов подачи топливного газа к дежурным горелкам.
| Факельная установка | Оголовок | Ствол самонесущий | Ствол на растяжках | Сепаратор |
|---|---|---|---|---|
 |  |  |  |  |
Принцип работы установок факельного сжигания выбросов
Для беспрерывного розжига рекомендуется устанавливать дежурные горелки с подводящими топливный газ и воздух трубопроводами. Общее количество горелок рассчитывается исходя из радиуса оголовка, скорости и объема потока, а также из необходимости обеспечения непогасаемости пламени.
Схема* факельных установок
Состав* должен обеспечивать полноту сгорания и взрыво-, пожаро- и экологическую безопасность:
*точный состав и схема зависят от разработанного проекта, условий эксплуатации и должны отвечать требованиям «Руководства по безопасности факельных систем»
Как купить факельную установку производства Саратовского резервуарного завода?
Расчет факельной установки осуществляется на основании условий эксплуатации и требований Заказчика. Для Вашего удобства Вы можете:
Являясь производителем, Завод также осуществляет и другие услуги по строительству нефтегазовых объектов:
Горизонтальная факельная установка (ГФУ)
Руководители любого крупного промышленного предприятия сталкиваются с проблемой утилизации отработанных продуктов. Ситуация усложняется, если отходы вредны для здоровья или имеют газообразную форму. Горизонтальная факельная установка предназначена для уничтожения выбросов, которые относятся к группе негорючих материалов. Оборудование, в зависимости от технологического процесса, используют для утилизации отходов постоянно или запускают время от времени.
Производственная компания Салюс занимается изготовлением и техническим обслуживанием нефтегазовых и нефтехимических установок. ГФУ, изготовленные Салюс, соответствует госстандартам.
Устройство и виды факельных установок
При сжигании газовых сбросов в горизонтальной факельной установке не образуется дым. Основные элементы конструкции:
Устройство разных моделей оборудования может незначительно отличаться. Выделяют оборудование закрытого и открытого типов. Первое применяется на объектах нефтедобывающей и газоперерабатывающей промышленности, располагающихся в городах, поблизости сел и других населенных пунктов. Во время работы полностью отсутствует пламя. ГФУ работает бесшумно, не выделяя дым и запахи. Также отсутствует тепловой шлейф и излучение. Факельные установки открытого типа изготавливаются вертикальными. Сгораемый продукт движется по длинной трубе. Ввиду преимуществ горизонтального оборудования чаще всего используют именно его. К тому же при создании используются современные технологии. ГФУ подходит для утилизации трудносжигаемых отходов. Их используют при освоении, ремонте и ускоренном запуске газовых и нефтяных скважин.
При изготовлении горизонтального факельного устройства учитываются условия его эксплуатации. Все параметры рассчитываются индивидуально.
Обращают внимание на следующие характеристики:
Даже незначительные ошибки в расчетах могут привести к нестабильной работе установки и нарушению норм техники безопасности при эксплуатации оборудования.
В зависимости от типа сжигаемых отходов различают общезаводские и специальные устройства. Более эффективны установки со струйным затвором. При такой конструкции оголовка попадание воздуха внутрь установки невозможно. Ввиду отсутствия горения в факельном стволе увеличивается срок службы оборудования и снижаются расходы затворного газа. Такое устройство проще в обслуживании. Профилактические ремонты придется делать гораздо реже. Струйный затвор устойчив к коррозии, а на его изготовление уходит меньше металла, чем на классический лабиринтный аналог.
Кроме самой установки, заводское оборудование доукомплектовываются устройством регулировки газа (для дежурной горелки), блоком преобразования, кабельной продукцией, шкафом управления с контроллером, сопроводительной документацией.
Сфера применения факельных установок
Горизонтальные факельные устройства используют на:
Они незаменимы при аварийных сбросах или отключении электроэнергии на предприятии. Кроме газообразных составов, в ГФУ можно сжигать пары и вещества органического происхождения. Произведя модификацию факельного оголовка, получится быстро и безопасно утилизировать углероды, кислые и инертные газы в любых соотношениях.
Принцип работы факельной установки
Газ, попадающий внутрь горизонтальной факельной установки, сжимается до давления в 14,06 атм. Затем происходит сжижение некоторых газообразных веществ. На этом этапе в сепараторе их уже можно отделить. Следующий этап – поглощение. Газы, которые не отделились под воздействием высокого давления направляются в поглотитель (абсорбер). Параллельно в его верхнюю часть подается нефть. Просачиваясь, она абсорбирует практически весь оставшийся в газообразном составе пропан и бутан. Получается насыщенное абсорбционное масло. Затем происходит дебутанизация. Под воздействием температуры выделяется изобутан.
При отделении в горизонтальной факельной установке всех вышеперечисленных компонентов, некоторые вещества, испаряясь из абсорбционного масла, поднимаются вверх. Для их извлечения в установку подают губчатое масло.
Каждый из полученных в процессе работы ГФУ компонент используется повторно. Бутан применяют при получении бензина. Изобутан используют в качестве сырья алкилирования. Реже этот газ присутствует в составе компаундированного бензина для автомобилей. Этан нужен при производстве этилена. При сжигании метана получается перегретый пар.
Использование горизонтальных факельных установок не только решает проблему утилизации газообразных выбросов, но и удешевляет производственные этапы на газоперерабатывающих предприятиях.
Особенности эксплуатации факельных систем
Чтобы обеспечить безопасные условия труда для сотрудников компании и не нанести урон природе, важно соблюдать условия эксплуатации горизонтального факельного оборудования. На этапе проектирования устройства нужно учитывать требования промышленной и пожарной безопасности. Перед установкой системы в соответствующих инстанциях получается разрешительный документ на ее эксплуатацию.
В сбрасываемых газах и парах максимально допустимая объемная доля кислорода – 50%. При работе с водородом, ацетиленом, этиленом, окисью углерода и смесями, в составе которых есть эти быстрогорящие компоненты, объемная доля кислорода не должна превышать 2%. Нельзя одновременно сжигать в ГФУ вещества, которые при взаимодействии превращаются во взрывоопасный состав (восстановитель с окислителем, к примеру). Независимо от конструкции ГФУ нужно не допускать попадание внутрь устройства воздуха.
Стоимость оборудования напрямую зависит от его комплектации. Установка отказоустойчивых датчиков, контрольно-измирительных и дублирующих приборов и надежной автоматики ведет к удорожанию оборудования. Однако такие горизонтальные факельные устройства наиболее безопасны в эксплуатации. При возникновении аварийной ситуации происходит взаимная блокировка встроенных датчиков. Проверка систем контроля перед каждым запуском установки сведет к минимуму вероятность поломки.
Желательно, чтобы конструкция включала дежурные газовые горелки. Их количество зависит от диаметра факельного оголовка:
При дистанционном поджиге нужно обеспечить надежность зажигания факела. Следует использовать дополнительное оборудование, которое повысит степень безопасности эксплуатации ГФУ. Используя установку перед факельным стволом гидроподсоса, получится исключить подсос воздуха, к примеру. В дооснащенном обогревающим оборудованием устройстве при понижении температуры не замерзнет жидкость.
Другие меры безопасности при эксплуатации факельных установок
Горизонтальные факельные устройства требуют профилактических осмотров и проведения ремонтных работ. Чтобы персонал смог обслуживать оборудование с соблюдением норм техники безопасности, нужно организовать удобные лестницы и площадки. С начала года планируется график профилактических работ. Персонал, который занимается обслуживанием ГФУ, должен знать принцип и особенности работы установки. Допуск к работе получается после собеседования с комиссией, в состав которой входят компетентные в данном вопросе сотрудники.
Монтаж горизонтальной факельной установки выполняется с учетом розы ветров. Также учитывается расположение складских помещений на объекте. Они должны находиться от ствола конструкции на определенном расстоянии. Оно зависит от плотности тепловых потоков. В зоне их воздействия не должно быть легковоспламеняющихся веществ. Желательно установить видеонаблюдение за помещением, в котором расположена установка.
Достоинства горизонтальных факельных установок
У факельных установок горизонтального типа максимально полная заводская комплектация (включая всевозможные датчики контроля и управления). При желании заказчика оборудование делается мобильным, так как при исследовании скважин, к примеру, стационарными устройствами пользоваться нет возможности. Еще оборудование используют на промышленных объектах, где отсутствует электроэнергия.
К достоинствам ГФУ относятся:
У горизонтальных факельных установок простая система управления. Конструкция оборудования продумана таким образом, чтобы к каждому управляющему органу был доступ. Обслуживать все узлы удобно даже при отсутствии лестниц и технических площадок. Чтобы снять дежурную горелку, не придется останавливать работу всей системы. Уничтожение отходов любого типа происходит безопасно.
Современное оборудование в большинстве случаев стоит дешевле, чем устаревшие факельные системы. Оно менее габаритно и более безопасно в использовании. Весят ГФУ нового поколения меньше, чем их аналоги, изготовленные раньше.
Факельные установки
Факельная установка предназначена для утилизации горючих паров или газов, также используется для сброса и последующего сжигания углеводородов, получаемых при нарушении технологического режима.
Такие нарушения могут быть обусловлены отказами электроснабжения, неисправностью оборудования или пожаром на заводе.
Область применения ФУ: нефтегазодобывающая, нефтехимическая, нефтеперерабатывающая, химическая и другие отрасли промышленности.
Конструкции факельных установок могут быть различными.
Горизонтальные факельные установки предназначены для бездымной утилизации постоянных, аварийных и периодических факельных сбросов.
В связи с тем, что нефтеперерабатывающие заводы часто расположены недалеко от населённых пунктов или непосредственно в населённых пунктах, то на НПЗ, как правило, применяются закрытые факелы.
Преимущества закрытых факельных систем:
отсутствие дыма, пара, видимого пламени, запаха
низкий уровень шума
небольшие и контролируемые выбросы
отсутствие теплового шлейфа
простая система управления с лёгким доступом ко всем управляющим органам
удобство обслуживания всех узлов с земли (например, дежурные горелки могут быть сняты без остановки всей системы)
отсутствие теплового излучения (нет необходимости сооружать специальный тепловой экран)
безопасное и надёжное уничтожение любых жидких и газообразных отходов.
Закрытая факельная система может быть оснащена одной из двух типов систем утилизации тепла: это может быть предварительный нагрев (через теплообменник) потока холодных отходов с целью более эффективного их сжигания или котел для получения водяного пара.
Если рекуперативная энергия на данном объекте может быть использована, то при проектировании есть смысл рассматривать вопрос о применении и той и другой системы утилизации.
Оголовок (в одинарном и совмещенном варианте);
Система автоматизации, обеспечивающая автоматический розжиг и поддержание пламени;
Дренажная емкость с насосом откачки и комплектом средств автоматизации и арматуры.
ПБ 09-12-92: Правила устройства и безопасной эксплуатации факельных систем.
Общие положения
Факельная установка 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 и определения
Факельный коллектор- трубопровод для сбора и транспортировки сбросных газов и паров от нескольких источников сброса.
Факельная установка- совокупность устройств, аппаратов, трубопроводов и сооружений для сжигания сбрасываемых газов и паров.
Факельные системы: устройство, описание, функции, фото
Нефте- и газоперерабатывающие предприятия в обязательном порядке обеспечиваются средствами предотвращения технологических утечек в открытый воздух. Для этого применяются специальные устройства, подключаемые к предохранительным клапанам и производственным установкам. Для сжигания излишек газов и паров используют факельные системы, которые соединяются с каналами технологического сброса отходов на энергетических предприятиях.
Устройство факельных установок
Вам будет интересно: Цепь поставок: организация, структура, функции и особенности
Оборудование данного типа входит в общую технологическую инфраструктуру, обслуживающую процессы добычи, хранения и транспортировки нефтегазовых смесей. Система включает в себя сеть трубопроводов, факельные стволы с оголовками, горелки, затворы, а также средства автоматизированного управления и контроля. Кроме того, устройство факельной системы не обходится без аппаратов, обеспечивающих безопасное сжигание горючего. Количество точек горения зависит от проектных объемов, которые в принципе может обслуживать конкретная инфраструктура. Данный параметр тесно взаимосвязан с другими эксплуатационными свойствами объекта. Например, если используется менее трех горелочных стволов, то в целях поддержания пламени конструкция установки должна включать и экран ветрозащиты.
Вам будет интересно: Установка замедленного коксования: проект, принцип работы, расчет мощности и сырье
К горелкам подводятся каналы поставки газовоздушной смеси, а к устройству зажигания – контур с запальной смесью. Для нормализации процесса сжигания в разное время года предусматриваются установки для регуляции отдельных температурно-влажностных режимов. В холодное время, к примеру, для исключения вероятности промерзания в трубах поставки топливных смесей могут подключаться обогреватели трубопроводов. Предъявляются специальные требования и для газа. Факельные системы стабильно работают только при условии предварительного осушения обслуживаемых смесей – во всяком случае, это касается эксплуатации в зимнее время.
Функции систем
Вам будет интересно: Талловое масло: состав, получение, применение
К первостепенным задачам факелов такого типа можно отнести сжигание попутных газовых смесей с целью исключения их случайного выброса в атмосферу. Это относится не только к газам как таковым, но и к разного рода технологическим парам, которые также представляют опасность для окружающей среды. При этом у разных факелов могут различаться конкретные задачи. С точки зрения функциональной направленности можно выделить два базовых типа установок:
Также существует особая группа специальных систем. Ключевой особенностью факелов такого типа является возможность работы с технологическими смесями, которые не могут утилизироваться общими и отдельными факельными установками. К таким продуктам выброса можно отнести:
Горизонтальные и вертикальные системы
В зависимости от конструкционных условий на предприятии, может организовываться эксплуатация горизонтальных или вертикальных факельных установок. Конструкции первого типа преимущественно задействуются при осуществлении продува скважин, шлейфов и технологических линий. Для таких систем характерно использование горелочных стволов, которые способны обеспечивать достаточную инжекцию воздуха, что дает возможность проведения бездымного сжигания. На газовых скважинах согласно инструкции должны применяться горизонтальные горелочные установки простой конструкции, которые будут обеспечивать утилизацию продуктов с содержанием жидкостных пробок и механических включений. При этом для поддержания безопасности факельных систем горизонтального типа должна поддерживаться умеренная плотность тепловых потоков на уровне до 1,4 кВт/м2. Для защиты персонала, обслуживающего работу таких систем, также могут применяться дополнительные средства минимизации теплового воздействия в виде защитных экранов.
Вам будет интересно: Ткань рипстоп: что это, состав, характеристики, назначение и применение
Вертикальные установки комплектуются насосами и устройствами для вывода конденсата. Функциональную основу конструкции формирует оголовок, представляющий собой металлическое устройство для регуляции доставки газовой смеси. В некоторых моделях систем они также исключают прохождение пламени к стволу рабочей установки. На окончании вертикального ствола размещаются горелки с ветрозащитным козырьком. Розжиг может устанавливаться как в структуре оголовка, так и в составе ствола. К горелкам в отдельном порядке подводятся запальные трубопроводы. Техническое руководство по факельным системам требует, чтобы контроль пламени независимо от диспетчерского управления осуществлялся посредством ионизационных зондов, термопар, акустических или оптических датчиков.
Особенности закрытых факельных установок
Данная разновидность газовых факелов предназначена для сжигания технологических горючих смесей возле земной поверхности. Закрытые установки включают в себя камеру сжигания, поверхности которых обрабатываются защитной футеровкой. В отличие от горелки, такое оборудование имеет более высокую производительность, но к нему же предъявляются и повышенные требования в плане обеспечения защитных свойств. Как отмечается в руководстве по безопасности факельных систем, камеры закрытых установок должны ограждаться с целью предотвращения неконтролируемого доступа воздуха. Факел должен обеспечивать полную утилизацию поступающих газов при отсутствии видимого пламени. Необходимый для поддержания горения воздушный поток вместе с обратным выходом дымовых газов организуется через естественную или принудительную тягу с возможностью контроля пропускной способности.
Горелочный узел для закрытых факельных систем подбирается с расчетом на обеспечение стабильного и устойчивого горения. Требования к надежности в данном случае выше, чем в случае с обычными установками открытого типа. Согласно нормативам, должно быть исключено сгорание с импульсами и резонансными колебаниями пламени. Это гарантируется за счет поступления равномерного потока с кислородом в камеру сжигания.
Требования к сооружениям эксплуатации факельных установок
Системы утилизации попутного газа размещаются с учетом розы ветров и технических возможностей установки трубопроводных линий с ограждениями и отводными каналами для горелок. Независимо от типа установки, должны выдерживаться нормативные расстояния между факельными стволами, зданиями, инженерными сооружениями, складами и электрическими подстанциями. Конкретные дистанции при непосредственном размещении горелок на территории предприятия рассчитываются на основе планируемой плотности тепловых потоков факельной системы. Правила также указывают на необходимость создания условий для проведения ремонта и технического обслуживания стволов во время работы соседних установок. В этой связи рекомендуется размещение лестниц для персонала со стороны ствола, противоположной местоположению соседней горелки. Материалы изготовления сооружений, которые находятся в зоне активности тепловых потоков, должны иметь огнестойкую структуру или специальные термостойкие покрытия.
Требования к технологии сбросов в факельные установки
Организация работы газовых факелов в значительной степени определяется требованиями общего технологического процесса на предприятии. Тем не менее этап взаимодействия источников газов и горелок также регулируется нормативной документацией. На этапе проектирования системы должны быть определены параметры сброса – в частности, показатели давления, температуры, плотности и объемов расхода. На основе произведенных расчетов разрабатывается схема сброса в факельную систему наиболее подходящего типа. Источники сброса также должны иметь возможность поставки не целевых рабочих, а профилактических газов, к которым относятся инертные и продувочные смеси. И напротив, при сбросе не должны направляться составы, включающие ацетилен, водород, окиси углерода и быстрогорящие компоненты. В состав технологической сжигающей установки могут включаться сепараторы, отвечающие за разделение твердых частиц и капельной жидкости в паровых и газовых смесях. Данные вещества и компоненты перерабатываются в отдельных факельных устройствах.
Правила эксплуатации факельных систем
Вам будет интересно: Геофизические исследования: виды, методы и технологии
Перед каждым запуском установки необходимо выполнять продув ствола инертными газовыми смесями с целью вывода кислорода. Дальнейшее завоздушивание факельных каналов предотвращается регулирующей арматурой при погашенных горелках. Уровень содержания кислорода проверяется путем взятия проб с дальнейшим их анализом. В процессе сжигания рекомендуется устанавливать скорость работы горелок на следующие режимы:
Также при эксплуатации факельных систем, не оснащенных затворами, продувочные смеси должны иметь плотность более 0,7 кг/м3.
Перед остановкой сброса технологического газа или нагретых паров рекомендуется заранее подключать каналы с направлением инертных смесей, что позволит исключить образование вакуума при конденсации или охлаждении. Перед выполнением технического обслуживания или ремонтных работ от факельной установки отключается трубопроводы от сброса газовых смесей и розжига. Из каналов должны быть полностью удалены остатки сжигаемых газов, а также дымовые смеси. Предварительно перед техническими работами стволы продуваются азотом и при необходимости пропариваются.
Средства управления факельным оборудованием
Розжиг производится так называемым бегущим огнем или электроискровой системой на дежурной горелке. Далее контроль горения осуществляется акустическими датчиками и термоэлектрическим преобразователем. Для управления также задействуется автономный блок розжига и контроля пламени, который должен находиться в отдельном шкафу с обогревом. Режимы эксплуатации с подключением автоматики предполагают работу по заданным алгоритмам с передачей сигналов на операторский пульт. Для активации аварийных режимов или автоматического подключения операторского пульта устанавливаются определенные сигналы. Например, руководство по факельным системам на случай отсутствия успешного розжига пламени после проведения 10 циклов указывает на необходимость автоматического запуска тревожной сигнализации. Если датчики обнаружения признаков пожара не срабатывают, то к работе подключается выносной диспетчерский пульт. С его помощью уже персонал берет на себя функции управления через интерфейс для контроля розжига факельной установки.
Руководство по безопасности факельных систем
Нормативные требования устанавливают следующие правила обеспечения безопасности при эксплуатации газовых факелов и смежных с ними технологических систем:
Заключение
Технологии сжигания рабочих газов на современных предприятиях достигают достаточно высокого уровня в плане надежности и безопасности. Во многом это обуславливается применением инновационных средств контроля и управления сложными процессами сжигания горючих смесей. К примеру, безопасная эксплуатация факельных систем на нынешнем уровне невозможна без применения элементов автоматизированного управления с подключением датчиков и промышленных контроллеров. При этом не исключается и ручной режим управления – как минимум он предусматривается в качестве опционального. Операторские пульты все еще несут большую ответственность в процессах регуляции работы факельных установок, отслеживая их параметры и диагностические показатели. Вместе с этим совершенствуются и конструкции горелок со стволами, образующими факельную инфраструктуру. Изготовители применяют все более надежные материалы с жаростойкими покрытиями и высокой механической стойкостью. Все это позволяет оптимизировать общие процессы работы нефтегазовых предприятий на должном уровне безопасности и защиты окружающей среды.