Характерной особенностью систем ПВБ предприятий по переработке углеводородных систем (УВС) является борьба с угрозами возникновения пожаров и взрывов внутри производственных зданий, технологических установок на территории предприятий и за их пределами. Проблемы возникают вследствие аварийных и технологических выбросов пожаровзрывоопасных веществ в атмосферу, разливов нефти, нефтепродуктов и попадания их в почву, грунтовые и сточные воды. Напомним, что на долю предприятий нефтеперерабатывающей промышленности приходится почти половина выбросов пожаровзрывоопасных веществ в атмосферу.
Как уже отмечалось ранее, актуальность повышения ПВБ предприятий по переработке углеводородных систем объясняется следующими факторами:
- - концентрацией углеводородных систем с большей теплотой сгорания. Высокое давление насыщенных паров и, как следствие, взрывоопасность углеводородных систем и повышенная способность загрязнять опасными выбросами атмосферу;
- - наличием потенциальных опасностей (объемных пожаров и взрывов), вызывающих материальные и людские потери, что следует из свойств, перечисленных выше;
- - опережающим развитием объемов производства и отставанием темпов развития природоохранных мероприятий, что характерно для современного производства;
- - появлением трудно утилизируемых отходов производства и новых видов отходов, применение и способы переработки которых пока не найдены;
- - чрезвычайно высокой энергонасыщенностью объектов нефтеперерабатывающей промышленности. Так, типовой НПЗ производительностью 10-15 млн. т/год сосредотачивает на своей территории от 200 до 500 тыс. т углеводородного топлива, энергосодержание которого эквивалентно 2-5 мегатоннам тротила;
73
- - интенсификацией технологии, ростом единичных мощностей аппаратов, вследствие чего такие параметры, как температура, давление, содержание пожаровзрывоопасных веществ растут и приближаются к критическим;
- - несовершенной технологией сбора и утилизации пожаровзрывоопасных компонентов нефтепродуктов, попавших в окружающую среду.
Номенклатура выпуска заводов с передовой технологией по переработке УВС расширилась. Многие из изготавливаемых продуктов, например, топлива, растворители, полимеры пожаровзрывоопасны. Экономическая целесообразность группировки промышленных предприятий в мегаполисах ведет к созданию индустриальных комплексов, в которых узлы энергораспределения, тепло- и газоснабжения размещаются в местах проживания населения.
Вследствие внедрения в последние годы высокоинтенсивных технологических процессов по переработке УВС, а также установок большой мощности возникли принципиально новые требования по обеспечению безопасности этих производств:
- - обеспечение высокой надежности функционирования производств с целью уменьшения аварийных выбросов пожаровзрывоопасных веществ в окружающую среду;
- - организация оптимальной работы каждого аппарата и всей технологической системы с учетом требований энерготехнологии, экономики и экологии;
- - оптимальное распределение нагрузок по аппаратам, реакторам, подсистемам, обеспечивающее наиболее полную регенерацию энергетических потоков и эффективное использование материальных ресурсов с целью максимальной утилизации всех возможных выбросов пожаровзрывоопасных веществ в окружающую среду.
На современном этапе повышение уровня ПВБ неразрывно связано с комплексным решением экологических проблем всего опасного производства и включает следующие основные направления:
- - анализ экологической опасности и оценку риска современных объектов;
- - разработку и внедрение системы экологического мониторинга, основными задачами которого являются слежение за качеством окружающей среды, выявление источников загрязнений пожароопасными и прочими компонентами, предупреждение возможных аварийных ситуаций и оперативное принятие мер по их устранению;
74
- - совершенствование технологических процессов и реконструкцию оборудования;
- - совершенствование систем управления производством, технологическими процессами, качеством окружающей среды и ПВБ.
Опасность загазованности промышленной территории объектов связана с образованием полей (зон) концентраций углеводородов, превышающих установленные предельно допустимые значения и достигающих нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР).
Изучение причин возникновения аварий на основе научной методологии позволяет решать важнейшие практические вопросы промышленной безопасности. Выявление опасных производственных факторов и зон, их воздействия на прилегающие к предприятиям жилые объекты способствует внедрению новых технологий обеспечения безопасности и оптимизации мер и средств подавления развития и локализации аварий. Исследования возникающих пожаровзрывоопасных зон относятся в основном к изучению загазованности воздушной среды опасных промышленных производств при нормальном режиме работы технологического оборудования. Эти исследования носят локальный характер и базируются в большей части на определении размеров взрывоопасных зон, образованных одним или несколькими точечными источниками опасных газовых выбросов. К таким источникам относят: подземные и наземные резервуары, автоцистерны наливной эстакады, резервуары, цистерны сливно-наливных эстакад, поверхности испарения очистных сооружений, негерметичную запорную арматуру и фланцевые соединения технологических установок. Эти источники ежесуточно могут выделять в атмосферу до нескольких сотен тонн углеводородных газов.
Ситуация осложняется тем, что периодические анализы воздуха на содержание углеводородных выбросов, проводимые заводскими лабораториями, не позволяют достаточно объективно оценить опасность воздушной среды. Поэтому необходимы комплексные экспериментальные и теоретические исследования загазованности воздушной среды территории предприятий при текущем и аварийном режимах функционирования технологического оборудования. На базе этих исследований осуществляется разработка автоматизированной системы пожаровзрывобезопасности (АСПВБ).
Экспериментальное изучение загазованности промышленной территории предприятий, образования и рассеивания облаков ТВС
75
при аварийном истечении или крупном выбросе углеводородного топлива представляет большие трудности ввиду значительной опасности и дороговизны полномасштабных экспериментов. Для изучения и прогнозирования рассеивания пожаровзрывоопасных веществ целесообразно проведение математического моделирования. Однако для расчетов полей аварийной загазованности промышленной территории объектов по переработке углеводородных систем можно использовать весьма ограниченное число моделей в связи со спецификой производства, обращающихся в технологии веществ, рельефа местности и метеоусловий.
Поэтому для таких потенциально опасных предприятий необходим выбор математических моделей, позволяющих учитывать особенности возможных аварий. В дальнейшем по эффективным моделям возможно проведение вычислительных экспериментов для прогнозирования аварийных ситуаций и опасности загазованности производственного объекта, ближайших жилых районов и соседних промышленных предприятий.
Вопросам контроля и защиты промышленной территории от аварийной загазованности стали уделять внимание сравнительно недавно. Согласно установленным нормам, промышленная территория открытых технологических установок должна оснащаться автоматическими газоанализаторами-сигнализаторами. Общие недостатки систем противоаварийной защиты, содержащих аналитические приборы, следующие:
- - малоканальность газоанализаторов и, вследствие этого, неоправданно большое количество вторичных приборов;
- - малая информативность, невозможность прогнозирования опасности аварийной загазованности, отсутствие самодиагностики;
- - неудобство в техническом обслуживании;
- - отсутствие контроля исправности и срабатывания систем защиты;
- - отсутствие фиксации аварийных режимов (дата, время, место, причина и т.д.) в случае загазованности или неисправности.
Вместе с тем накоплен значительный опыт по проектированию, монтажу и эксплуатации автоматизированных систем управления противопожарной защитой различных объектов, автоматизированных систем контроля загрязнения воздуха (АСКЗВ), которые следует использовать на предприятиях. Такие системы необходимы так же для организационного, технического и информационного обеспечения АСПВБ опасных производств.
76
Несмотря на ряд успешных решений, открытым остается вопрос о создании подсистемы оперативного прогнозирования пожароопасных ситуаций в наружных установках по переработке углеводородных систем - части АСПВБ. Алгоритмическое и программное обеспечение АСПВБ должно включать разработку математической модели потоков продуктов в технологических процессах, анализ динамики изменений пожароопасных параметров с целью определения опасности возникновения аварийной ситуации. Актуальность разработки такой модели состоит в необходимости определять и динамически оценивать состояние технологической системы, изменение параметров ее процессов при изменении ситуации.
Таким образом, в современных условиях автоматизация контроля и управления современными потенциально опасными техническими системами актуальна по следующим обстоятельствам:
- - усложнение технологических систем;
- - рост числа изменений и переключений элементов в процессе технического обслуживания, при ремонте и замене оборудования;
- - модернизация систем в течение времени их жизни (в связи с ускорением научно-технического прогресса);
- - рост скоростей технологических процессов, затрудняющий управление, контроль и адекватную реакцию на изменение ситуации со стороны оператора.
- Назовите характерные особенности систем пожаровзрывобезопасности.
- Перечислите основные причины пожаровзрывоопасности в процессах переработки углеводородных систем.
- Почему необходимо улучшать систему ПВБ в процессах переработки углеводородного сырья? В чем заключаются недостатки современных систем пожаровзрывозащиты?
- Назовите основные требования по обеспечению безопасности производств от взрывов и пожаров.
- Почему в современных условиях повышаются требования к автоматизации технологических процессов?
77
