Реферат: Пожарная опасность трубчатых печей

Попадая из змеевиков внутрь печи, продукт вызывает интен­сивное горение, которое может привести к деформации труб змеевика, обрушению стен и свода, повреждению дымовых ка­налов и дымовой трубы. В этом случае огонь и дым будут вы­биваться из всех отверстий наружу и перегревать каркас, вызывая его деформацию. Убытки от повреждения при пожаре могут быть большими, так как сама печь является достаточно дорогостоящим со­оружением.

При эксплуатации трубчатых печей, так же как и всех других печей, возможны: взрывы в топочном пространстве; пожары в топочном пространстве; пожары вне печи. Рассмотрим более подробно причины их возникновения.

II . Причины взрывов и пожаров в топочном пространстве печей

Причины взрывов в топочном пространстве печей различны. Глав­ным образом взрывы в топочном пространстве трубчатых печей могут происходить при розжиге форсунок и по тем причинам, ко­торые рассмотрены выше.

Взрывы при работе печи вследствие обрыва факелов пламе­ни мало вероятны, т.к. имеется на печах многоступенчатая система автоматики, исключающая самопроизвольную подачу газа после обрыва факелов пламени. Трудно предположить одновременное прекращение подачи и жидкого и газообразного топлива. Так же мало вероятно одновременное засорение всех форсунок.

Пожары в топочном пространстве печей возникают чаще всего в резуль­тате прогара или разрыва труб. Повреждение труб змеевика представляет собой одну из наиболее сильных аварий печи.

Змеевики трубчатых печей работают в очень тяжелых усло­виях. На них одновременно и постоянно воздействуют высокие температуры и большие внутренние давления. Кроме того, на­блюдается коррозия материала под действием продукта и дымо­вых газов и происходит механический износ материала непре­рывным потоком жидкости, в которой могут содержаться взве­шенные твердые частицы.

Поэтому к трубам печей предъявля­ют высокие требования в отношении их прочности и стойкости против теплового, химического и механического износов. Приме­нение некачественных труб и нарушение нормального режима работы приводят к быстрому износу металла. Решающее значе­ние при прогаре труб имеет перегрев металла в результате коксоотложений.

Трубопроводы, находящиеся в печи, подвержены неравно­мерному тепловому воздействию. Средняя температура в радиантной камере примерно равна 950—1000° С, а в конвекционной камере — 500—600° С. Следовательно, стенки радиантных труб нагреваются до более высокой температуры, чем стенки конвек­ционных труб.

Высокая температура поверхности трубопровода вызывает термическое разложение прилегающих к ней слоев жидкости. В результате термического разложения образуется твердый по­ристый продукт — кокс, отлагающийся на поверхности трубы. Чем выше температура, тем интенсивнее коксообразование.

Коксообразование в трубах зависит не только от температур­ного режима работы, но и от скорости движения продукта по трубам. Как известно, при турбулентном режи­ме скорость движения частичек жидкости по трубе неодинакова. Частички жидкости, прилегающие к стенкам труб, движутся во много раз медленнее, чем частички, находящиеся в среднем сечении. Толщина пограничного слоя зависит от со­стояния поверхности трубы и средней скорости движения жид­кости. Чем шероховатее поверхность трубы и чем меньше ско­рость движения жидкости, тем больше толщина почти непод­вижного пограничного слоя. Этот слой подвергается интенсивно­му перегреву и термическому разложению с коксообразованием.

Скорость движения жидкости в трубах может снизиться в результате:

· уменьшения производительности насосов (снижение числа оборотов,

неисправность) или их остановки;

· неисправности редукционного клапана за печью или его закоксовывания;

· работы «на себя» центробежных насосов;

· аварии подводящих трубопроводов.

Особенно опасно полное прекращение циркуляции продукта, так как при этом трубы быстро закоксовываются и выходят из строя. Процесс закоксовывания пусть медленнее, но протекает даже при нормаль­ных режимах работы.

Поэтому нарушение сроков очистки труб от кокса может привести к их прогару. Об интенсивном закоксовывании труб можно судить по сле­дующим признакам:

· повышению температуры топочных газов на перевале печи при том же количестве сжигаемого топлива. Это происходит по­тому, что кокс, отлагаясь на трубах, уменьшает коэффициент теплопередачи от дыма к продукту. В результате уменьшается количество передаваемого жидкости тепла, и дымовые продукты уходят в боров более нагретыми;

· повышению давления у питающих насосов при нормальном давлении на выходе из печи или уменьшению давления на вы­ходе из печи при нормальном давлении у питающих насосов. Это объясняется тем, что сопротивление труб увеличивается в ре­зультате уменьшения их сечения.

При достаточном опыте признаки прогара можно также определить визуально. Нужно отметить, что разрыв труб вызывается не только прогаром, но и другими причинами.

Сильный химический или механический износ материала труб может привести к их разрыву даже при нормальном дав­лении и тем более это возможно при повышенных давлениях.

Причиной усиленной коррозии металла с внешней стороны труб (со стороны топочного пространства) является нарушение нормального режима топки, т. е. работа с повышенным коэффи­циентом избытка воздуха, с избытком топлива или работа на повышенных температурных режимах против нормального. Естественно, что в большей степени этому виду износа подвержены центральные части радиантных труб.

Усиленную коррозию металла с внутренней стороны труб, т. е. со стороны продукта, вызывает наличие в нагреваемой жид­кости повышенного количества вредных химических примесей.

Например, нефть или каменноугольная смола не обладают коррозийными свойствами по отношению к стали, но они могут содержать значительное количество примесей в виде различно­го рода сернистых соединений (H₂ S; FeS) , свободной серы (S) , хлористых со­лей и т. п., которые при определенных условиях сильно изнаши­вают металл.

Примечание : Обьемная доля содержания сероводорода в газовой фазе (над поверхностью жидкости) на УПН, ДНС-15,27,36 Гремихинского месторождения по данным института УдмуртНИПИнефть составляет 2-2,5%, на других месторождениях - не превышает 1%. Обьемная доля содержания растворенного сероводорода в нефтепродукте по всем месторождениям в Удмуртии до- 0,02% [ 5 ] .

При гидролитическом разложении хлористых солей кальция и магния (СаСl₂ ; МgСl₂ ) образуется соляная кислота, которая, взаимодействуя со стенками аппарата, дает хлористое железо (FеСl₃ ). При гидролитическом разложении сернистых солей об­разуется сероводородная кислота (HS), которая, взаимодейст­вуя со стенками аппарата, превращается в сульфиды железа (FeS и FeS ₂ ).

Наиболее сильный химический износ, как показывает опыт, наблюдается по концам труб на протяжении примерно 1 м от двойников. Поверхности труб на этих участках очищаются от образующегося налета окислов вихревыми потоками продукта, что и способствует лучшему взаимодействию коррозирующих агентов с металлом.

Иногда трубы змеевика, не вызывающие опасности по на­ружному виду, становятся причиной аварии вследствие внут­ренних дефектов металла или механического износа внутренней поверхности стенок.