Анализ опасности транспортировки газа

Компрессорная станция представляет собой объект повышенной пожарной опасности с категориями зданий, помещений и наружных установок «А», «В», «Г» и «Д» .

Из анализа статистических данных по отказам и авариям на КС за последние 10 лет следует, что причиной и фактором, способствующим их возникновению, является:

Рисунок 2.1 — Причины возникновения аварийных ситуаций на КС.

Для всего комплекса оборудования и агрегатов КС, был выполнен статистический анализ основных причин отказов технологических трубопроводов (рисунок 2.1). компрессорный газ пылеуловитель.

1 — подземные трубопроводы, 2 -пылеуловители, 3 — компрессорные установки (механическая часть, КИПиА, система маслоснабжения), 4 -АВО газа, 5 -запорно — регулирующая арматура, 6 -шлейфы.

Рисунок 2.2 — Распределение дефектов по узлам технологического оборудования компрессорной станции

1-повышенный уровень низкочастотной вибрации, 2 -дефекты изготовления, 3- механические повреждения, 4 -коррозия, 5 — нарушение герметичности соединений и трубопроводов.

Рисунок 2.3 — Статистический анализ основных причин отказов технологических трубопроводов

Особую пожарную опасность представляют турбокомпрессорные цеха, в частности основное их оборудование — ГПА.

Рисунок 2.4 — Турбокомпрессорный цех.

Главными факторами, определяющими пожарную опасность технологического процесса, являются свойства транспортируемого газа, а также пожароопасные вещества, применяемые в производстве.

В технологическом процессе КС используются следующие опасные и вредные химические вещества:

Природный газ (метан) бесцветен, малотоксичен и не имеет запаха (если он не одорирован), легче воздуха, по санитарным нормам относится к 4 -му классу опасности (малоопасные вредные вещества) с предельно допустимой концентрацией в воздухе рабочей зоны ПДК = 7000 мг/м 3 без кислорода не горит, в смеси с воздухом от 5% (нижний концентрационный предел воспламенения) до 15% (верхний концентрационный предел) по объему образует взрывоопасную смесь, которая способна загораться даже от малейшей искры и гореть с большой скоростью, создавая в закрытом объеме избыточное давление (ударную волну) до 700 кПа, температура самовоспламенения 645 ^оС. При содержании метана в воздухе 20% и более наблюдаются явление удушья, потеря сознания и возможна смерть.

Газовый конденсат по взрывоопасности сходен с лёгкими нефтепродуктами (бензин, керосин), отличаясь более широкими диапазонами температур воспламенения, испарения и концентрационными пределами воспламенения. Пары газоконденсата значительно тяжелее воздуха, поэтому они стелятся по земле, скапливаясь в низких местах. Вредность паров конденсата такая же, как природного газа — действует на организм человека удушающе. При попадании на кожу газоконденсат вызывает её заболевания (дерматит, экзема). Особенно опасно его попадание на слизистые оболочки. Попавший на тело газоконденсат следует смывать тёплой водой с мылом.

Этилмеркаптан (одорант) — горючая жидкость, концентрационные пределы воспламенения паров в воздухе 2,8 — 18,2% (по объему), токсичен, действует на организм отравляюще. ПДК в воздухе рабочей зоны по санитарным нормам 1 мг/м^З. Этилмеркаптан в малых концентрациях вызывает головную боль и тошноту. В больших концентрациях действует на центральную нервную систему, вызывая судороги, паралич и смерть от остановки дыхания.

Оксид углерода (угарный газ) образуется в случаях неполного сгорания органических веществ, в том числе и природного газа, при неисправности или неправильной эксплуатации топочных и горелочных устройств, двигателей внутреннего сгорания. Действует на организм человека удушающе.

Ртуть содержится на ГРС в приборах — расходомерах газа, а также в специальных термометрах. Ртуть и ее пары ядовиты.

Метанол — сильный яд, действующий преимущественно на нервную систему. В организм человека может проникнуть через дыхательные пути и даже через неповрежденную кожу. Особенно опасен при приеме внутрь: 5 — 10 грамм его может вызвать тяжелое отравление, 30 грамм является смертельной дозой.

Пожар на компрессорной станции может возникнуть как при истечении природного газа из аппаратов и коммуникаций, по которым он проходит с последующим его воспламенением, так и в результате пролива масла, обращающегося в установках и трубопроводах. Вероятность воспламенения пролитого в результате аварии масла увеличивается наличием нагретых поверхностей ГПА.

Основными причинами пожаров на КС являются:

• 1) пролив масла в результате технологической аварии и возгорание турбинного масла при соприкосновении его с горячими поверхностями камер сгорания, газоходов или трубопроводов, температура которых превышает температуру воспламенения масла;
• 2) разрушение обвязочных газопроводов компрессорных цехов, сопровождающимся воспламенением газа и других материалов;
• 3) попадание посторонних предметов в полость нагнетателя;
• 4) проникновение газа к очагу возгорания из-за неплотного закрытия кранов в технологической обвязке;
• 5) нарушение ППБ при проведении огневых работ;
• 6) нарушение ППБ персоналом служб на территории КС.

По технологическим условиям наружная поверхность турбины не должна превышать более 100? С. Однако в процессе эксплуатации происходит осадка или разрушение изоляционной набивки, что приводит к перегреву наружной поверхности камер сгорания. В целях уменьшения вероятности попадания пролитого масла, на горячие поверхности ГТК — 10 — 4, проводят окожушивание раскаленных поверхностей ТА изоляционным материалом. Однако вследствие сложной конфигурации поверхностей ГПА, это не обеспечивает полной гарантии от попадания масла на нагретую поверхность. Кроме того, возможна пропитка маслом изоляции, что при хорошей аккумуляции тепла может привести к возгоранию ТА. Разрушение маслопроводов ТА происходит из — за повышенного уровня вибрации ТА, не плотности соединений.

Газотурбинные установки характеризуются высоким уровнем аварийности, которая объясняется конструктивными особенностями установок. Аварийная ситуация может произойти вследствие образования трещин на горелках камеры сгорания, неисправностей направляющих ТВД и ТНД, нарушение герметичности трубопроводов.

Одним из источников воспламенения могут быть технологические продукты сгорания газа, температура которых составляет около 400? С.

Развитие пожара на ГПА может иметь лавинообразный характер вследствие неограниченного поступления природного газа в очаг пожара (прорыв газа из нагнетателя в машинный зал из-за неисправности масляного уплотнения), а также большой пожарной нагрузки, создаваемой пролитым маслом из горящего ТА (объем масла 1 — го ГПА — 7 м ³). При столь значительных количествах участвующего в горении масла, пожар развивается настолько быстро, что уже через 10 — 15 минут в зоне горения происходит обрушение перекрытия цеха.

АВО масла также является потенциальным источником пожара из — за большого количества масла, однако, вероятность возгорания масла значительно меньше по сравнению с ГПА.

При аварии, связанной с разрушением газопровода (нагнетателя, или иного технологического аппарата, находящегося под давлением газа) в атмосферу или в помещение выбрасывается большое количество газа, (давление газа достигает 75 атмосфер). При наличии источника воспламенения газовое облако воспламеняется.

Возможные источники воспламенения:

• 1) открытое пламя;
• 2) электрические и механические искры;
• 3) самопроизвольное воспламенение пирофорных отложений;
• 4) работающие двигатели внутреннего сгорания;
• 5) разряды статического электричества;
• 6) грозовые разряды.

Анализ возникновения пожаров в компрессорных цехах с газотурбинным приводом показал, что основной причиной пожаров, является возгорание масла, при его соприкосновении с горящими поверхностями камер сгорания газовых турбин или трубопроводов, температура которых превышает температуру самовоспламенения масла.

Пожарная опасность газоперекачивающего агрегата (ГПА), входящих в состав компрессорных станций (КС), обусловлена высокой горючестью природного газа и турбинного масла, применяемого в системах смазки, охлаждения и уплотнения газоперекачивающих агрегатов, их энергоемкостью и наличием большого количества потенциальных источников зажигания. К ним в первую очередь относятся нагретые до высокой температуры поверхности ГПА. Попадание на них масла, которое циркулирует в системах смазки агрегатов под высоким давлением, приводит к его воспламенению. При разгерметизации фланцевых соединений маслопроводов образуется струя распыленного масла, горение которого можно сравнить с высокотемпературным факелом, обладающим высокой воспламеняющей способностью. Причинами протечки масла могут быть некачественный монтаж фланцевых соединений, ненадежное уплотнение на стопорных регулирующих клапанах и среднего стула турбогенератора, дефекты металла, из которого изготовлены элементы турбины (диск, лопатки и т. д.), переполнение маслобаков и рам маслобаков, эксплуатация агрегатов с загрязненными маслофильтрами и т. д. Пожары, возникающие на ГПА, характеризуются высокой скоростью распространения по площади, образованием в короткий промежуток времени взрывоопасной среды с также высокой тепловой радиацией, которая способствует разрушению агрегата и несущих конструкций.

Вследствие бурного развития начавшегося пожара через 30 — 40 минут может произойти разрушение основных строительных конструкции компрессорного цеха. По вышеуказанным причинам система обнаружения и тушения пожара приобретает первостепенное значение, а применение надежных автоматических устройств совершенно необходимо. В качестве метода тушения, принята УАПТ локального тушения пеной средней кратности.