Файл: Брейман, М. И. Инженерные решения по технике безопасности в пожаро- и взрывоопасных производствах.pdf

мышленности в настоящее время применяют главным образом су­

хие огнепреградители.

Действие сухих огнепреградителей основано на гашении пла­ мени в узких каналах, через которые свободно проходит горючая смесь, а пламя распространяться не может. Пламегасящая способ­ ность огнепреградителя в значительной мере зависит от диаметра гасящих каналов и слабо зависит от их длины. >

Ниже приведены определенные опытом значения критических

* Значение критического диаметра каналов для водородно-воздушной смеси несколько занижено.

В результате изучения пределов гашения пламени некоторых

горючих газовых и парогазовых смесей при различных условиях

накоплен определенный теоретический и экспериментальный мате­

риал, позволяющий оценивать гасящую способность различных

типов огнепреградителей [32]. Между тем в производственной практике известны случаи, когда огнепреградители применяют без какого-либо инженерного расчета.

На одном нефтехимическом заводе в непосредственной близо­ сти к факельным стволам был смонтирован насадочный огнепре­ градитель, заполненный стальными трубками диаметром 15 мм и длиной 400 мм. Из-за трещины в линзовом компенсаторе на фа­

кельной линии произошел подсос воздуха, вследствие чего в фа­

кельной системе образовалась взрывная концентрация углеводоро­

дов с воздухом. В факельном стволе произошел взрыв и пламя распространилось до факельной емкости (сепаратора), располо­ женной на расстоянии 50 м от факела. Эта емкость разорвалась.

В насадочных огнепреградителях, один из которых был приме­

нен в данном случае, при их горизонтальном расположении воз­

можно образование в верхней части полого пространства между

материалом насадки и внутренней стенкой корпуса. Весьма веро­

ятно, что это явилось главной причиной распространения пламе­

ни и взрыва в факельной системе. При ликвидации последствий

взрыва огнепреградитель заполнили керамической насадкой и од­ новременно организовали подачу «выметающего» газа в факель­ ную систему.

Выше уже подчеркивалось, что безопасность эксплуатации фа­

кельных систем во многом зависит от технически обоснованного

выбора типа и конструкции огнепреградителя. Стандартные сухие огнепреградители не способны отсечь фронт пламени при горении

смесей воздуха с водородом, ацетиленом, этиленом и дисульфи­

дом углерода. В таких случаях отсечка фронта пламени должна быть осуществлена с помощью водяных затворов.

175

Конструкция гидрозатвора должна исключать сплошной поток газа через слой воды, так как в противном случае нарушается от­ сечка фронта пламени. В работе Р. Д. Рида [30] сообщается, что опыты со смесью воздуха и водорода показывают, что фронт пла­

мени перемещается в направлении, противоположном движению потока со скоростью до 60 м/с. Это значение скорости распростра­

нения пламени было подтверждено многими экспериментами, и,

таким образом, опровергнуты ранее опубликованные данные, со­ гласно которым скорость пламени в смеси воздуха с водородом

составляет 2,7—4,8 м/с. Чтобы гидрозатвор эффективно отсекал

фронт пламени, газ должен проходить через воду отдельными,

следующими друг за другом пузырьками, между которыми долж­

ны оставаться водяные перемычки.

Вместе с тем конструкция гидрозатвора должна обеспечить стабильный непрерывный поток газа. При пульсирующей работе

гидрозатвора происходят довольно значительные спады потока,

вызывающие ритмичные колебания давления до и после затвора.

Во время работы факела это явление вызывает ритмичные вспыш­

ки горения, за которыми следует затухание пламени, на конце фа­

кела. При каждом повторном зажигании происходит хлопок.

Пульсация сильно затрудняет стабильную работу дежурных горе­

лок. Наличие прерывистого потока факельных газов, вызванного

пульсацией гидрозатвора, делает практически невозможным при­

До настоящего времени еще не разработаны способы расчета гидравлических огнепреградителей вследствие недостаточной изу­ ченности характера распространения пламени через цепь пузырь­ ков, а также условий воспламенения при адиабатическом сжатии

пузырьков горючей смеси в воде. Надежность задержания пламе­

ни этими затворами определяют опытным путем.

Важным фактором в надежности работы гидрозатворов явля­

ется стабильность расчетного уровня воды в них. Понижение уров­

ня воды в затворе вследствие ее уноса приводит к нарушению ос­ новных защитных функций затвора. В результате снижения уров­ ня жидкости увеличивается газовое пространство и возрастает

сила взрыва, возникающего внутри затвора при обратном ударе

пламени. Изменяется также гидродинамический режим работы

гидрозатвора, что может привести к образованию в жидкости

сплошного газового канала, по которому при обратном ударе пла­ мя способно проникать в факельную систему.

Исключение уноса воды из затвора потоком газа может быть

достигнуто за счет организации возврата ее с факела, для чего он

оборудуется «ложным» днищем. По этим соображениям, а также

с целью уменьшения взрывной зоны гидрозатвор должен распола­

176

рукция факельного ствола и схема бездымного сжигания факель­

ных газов показаны на рис. ІІІ.9. Факельный ствол 2 диаметром

500 мм имеет вверху съемную часть,

изготовленную из нержавеющей стали. Сжигание газа происходит в головке

3, представляющей собой укрепленный на выходе газа перфорированный от­

резок трубы диаметром 600 мм из жа­

ростойкой стали. Бездымное сжигание

газа достигается за счет подачи в го­

ловку факельного ствола водяного

пара по паропроводу 1.

Подача пара вызывает в результа­ те эжекции усиленный приток атмос­

ферного воздуха через кольцевую

эффективным способом, но требует дополнительного расхода пара.

Имеются сообщения [34], что фирма «ЭССО» (Англия) разработа­

ла и осуществила проект новой более экономичной конструкции бездымного несветящегося факела для сжигания углеводородов.

178

При изучении механизма сгорания газов установлено, что ха­ рактер горения определяет степень смешения газа и воздуха. Чи­

стое (бездымное) сгорание газа является результатом хорошего смешения воздуха и газа при скорости его истечения, достаточной для минимального образования углерода и выброса из факела в

виде сажи. Исследования турбулентного пламени, образованного

струями газа, выходящими в атмосферу, показали, что длина пла­

мени приблизительно равна 80 диаметрам газовой струи и что она не зависит от скорости газовой струи. При постоянной скорости

Рис. III.10. Принципиальная схема факельной установки с многофорсуночным факелом:

газовой струи, в струях с меньшим диаметром смешение и сгора-

ние газа и воздуха идет быстрее и полнее. Следовательно, более короткое и менее дымное пламя дают струи, сокращенные в раз­

мере. Отсюда напрашивается идея, что для создания условий без­ дымного горения факельных газов целесообразно применение мно­

гофорсуночных факелов. Проводились опыты по определению оп­ тимальных размеров газовых струй, их скорости и расстояния

между форсунками в таких факельных устройствах.

На рис. III. 10 показана принципиальная схема факельной уста­

новки с многофорсуночным факелом, предложенная фирмой

«ЭССО».

Факельные газы поступают на многофорсуночный факел в ос­

новном через гидрозатворы 4 и 8 затворных емкостей 5 и 9 и за­

пасной U-образный гидрозатвор 14. Многофорсуночный факел ос­ нащен горелками в количествах, соответствующих гидрозатворам:

из гидрозатвора 4 газ поступает на горелку 12, из гидрозатво-