RU55604U1

RU55604U1 - DEVICE FOR GAS PROTECTION OF FIRE HEATING FURNACES

Info

Publication number: RU55604U1
Application number: RU2006109438/22U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Николаевич Бессонный; Павел Дмитриевич Машковцев; Валерий Николаевич Пулин; Татьяна Владимировна Судия
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2006-03-16
Publication date: 2006-08-27

Abstract

Устройство относится к устройствам для предотвращения пожара, предназначено для газовой защиты печей огневого подогрева и используется в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности. В устройстве газовой защиты печей в качестве огнетушащего средства используется азот. Применение в качестве огнетушащего средства азота, в используемой газовой защите, обеспечивает эффективность работы печи, особенно на открытых площадках, что существенно повышает безопасность ее работы. Поставленная задача решается за счет того, что устройство газовой защиты позволяет предотвратить проникновения к печи «облака» горючей газовоздушной смеси при аварии на технологической установке, осуществить внутреннее тушение для локализации и ликвидации пожара в камерах печей огневого подогрева при аварии (прогаре змеевика) и загорании нагреваемых продуктов посредством понижения концентрации кислорода в топочном пространстве печей за счет подачи газа (азота), при этом происходит эвакуация жидких взрывоопасных продуктов для предотвращения их термического разложения и ококсовывания печных труб при повреждении (прогаре) труб.The device relates to devices for preventing fire, is intended for gas protection of fire heaters, and is used in the oil, gas, chemical and other industries. In the device for gas protection of furnaces, nitrogen is used as a fire extinguishing agent. The use of nitrogen as a fire extinguishing agent in the gas protection used ensures the efficiency of the furnace, especially in open areas, which significantly increases the safety of its operation. The problem is solved due to the fact that the gas protection device allows to prevent the penetration of a "cloud" of combustible gas-air mixture to the furnace during an accident at the technological installation, to carry out internal fire extinguishing to localize and eliminate the fire in the chambers of the fire-heated furnaces in the event of an accident (coil burnout) and ignition of heated products by lowering the oxygen concentration in the furnace furnace space by supplying gas (nitrogen), while the liquid explosive products are evacuated to prevent rotation of their thermal decomposition and okoksovyvaniya furnace tube is damaged (burnout) tubes.

Description

Устройство относится к устройствам для предотвращения пожара, предназначено для газовой защиты печей огневого подогрева и используется в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности. В устройстве газовой защиты печей в качестве огнетушащего средства используется азот.The device relates to devices for preventing fire, is intended for gas protection of fire heaters, and is used in the oil, gas, chemical and other industries. In the device for gas protection of furnaces, nitrogen is used as a fire extinguishing agent.

Известна автоматическая установка азотного пожаротушения (заявка на патент РФ №93016085, кл. А 62 С 35/00, публ. 09.10.1995 (прототип). Установка относится к приспособлениям для тушения пожаров инертными газами, создает запас огнетушащего вещества в самой конструкции установки. Данная установка содержит в себе систему обнаружения пожара и блок управления установкой, изотермическую емкость с заправочным трубопроводом, систему наддува изотермической емкости, газификатор, которые соединены между собой трубопроводами с электроуправляемыми клапанами. Недостатком данной конструкции является необходимость постоянного обслуживания изотермической емкости с подпиткой жидким азотом, наличие газификатора, что увеличивает затраты как капитальные так и эксплуатационные в условиях непрерывной эксплуатации защищаемого объекта. Кроме того, для защиты наружных установок, в частности печей огневого подогрева, требуется значительный запас жидкого азота, который требует специального хранилища, постоянного поддержания определенной температуры для предотвращения его нагревания и последующего испарения, что значительно увеличивает материальные издержки при его использовании.Known automatic installation of nitrogen fire extinguishing (application for a patent of the Russian Federation No. 93016085, class A 62 C 35/00, publ. 09.10.1995 (prototype). The installation relates to devices for extinguishing fires with inert gases, creates a supply of fire extinguishing substance in the design of the installation. This installation contains a fire detection system and a unit control unit, an isothermal tank with a filling pipe, an isothermal tank pressurization system, a gasifier, which are interconnected by pipelines with electrically controlled valves. The disadvantage of this design is the need for constant maintenance of an isothermal tank replenished with liquid nitrogen, the presence of a gasifier, which increases both capital and operating costs in the conditions of continuous operation of the protected facility. In addition, a significant supply of liquid is required to protect outdoor installations, in particular fire heating furnaces nitrogen, which requires a special storage, constant maintenance of a certain temperature to prevent its heating and subsequent evaporation, which significantly increases material costs when using it.

Известно устройство для осуществления способа инертизации азотным буфером (патент ФРГ №10121550, кл. А 62 С 2/00, публ. 01.08.2002). Данное устройство предназначено для предотвращения и/или тушения пожаров в закрытом помещении, в котором за счет введения вытесняющего кислород газа устанавливается первый уровень базовой инертизации по сравнению с естественными условиями, уменьшенным содержанием кислорода. При последующем периодическом или (в случае возникновения пожара) аварийном введении вытесняющего кислород газа в помещении создаются один или несколько разных уровней инертизации с еще более низким содержанием кислорода. Данное устройство снабжено прибором для измерения содержания кислорода в помещении и источником вытесняющего кислород газа. Недостатком данной конструкции является то, что данное устройство, возможно, использовать только для защиты производственных закрытых помещений, и срабатывание устройства (снижение концентрации кислорода в помещении) представляет опасность для обслуживающего персонала и не может применяться для наружной защиты установок.A device is known for implementing the method of inertization with a nitrogen buffer (German patent No. 10121550, class A 62 C 2/00, publ. 01.08.2002). This device is designed to prevent and / or extinguish fires in an enclosed space in which, by introducing an oxygen-displacing gas, a first level of basic inertization is established in comparison with natural conditions, reduced oxygen content. In the subsequent periodic or (in case of fire) emergency introduction of oxygen-displacing gas in the room, one or several different levels of inertia are created with an even lower oxygen content. This device is equipped with a device for measuring the oxygen content in the room and a source of displacing oxygen gas. The disadvantage of this design is that this device can only be used to protect industrial enclosed spaces, and the operation of the device (lowering the concentration of oxygen in the room) poses a danger to staff and cannot be used for external protection of installations.

Успешная реализация заявляемого устройства, заключается в том, что при постоянной готовности (особенно в суровых климатических условиях эксплуатации печей огневого подогрева на открытых площадках) в случае возникновения взрывоопасных и пожароопасных ситуаций обеспечивается надежная внутренняя и внешняя азотная защита при возгорании и/или пожарах. Кроме того, на газовых, нефтехимических предприятиях всегда имеется в наличии азот, используемый в заявляемом устройстве в качестве огнетушащего средства, его хранение не требует каких либо существенных материальных затрат, кроме как поддержание в специализированном хранилище (ресивере) под необходимым давлением. Заявляемое устройство позволяет предотвратить проникновения к печи «облака» горючей газовоздушной смеси при аварии на технологической установке, осуществить внутреннее тушение для локализации и ликвидации пожара в камерах печей огневого подогрева при аварии (прогаре змеевика) и загорании нагреваемых продуктов посредством понижения концентрации кислорода в топочном пространстве печей за счет подачи газа (азота), при этом осуществить эвакуацию жидких взрывоопасных продуктов для предотвращения их термического разложения и ококсовывания печных труб при повреждении (прогаре) труб.A successful implementation of the inventive device is that with constant readiness (especially in severe climatic conditions of operation of fire heaters in open areas) in case of explosive and fire hazard situations, reliable internal and external nitrogen protection is provided in case of fire and / or fire. In addition, at gas and petrochemical enterprises there is always nitrogen available that is used as a fire extinguishing agent in the inventive device; its storage does not require any significant material costs, except for maintaining it in a specialized storage (receiver) under the necessary pressure. The inventive device allows to prevent the penetration of a cloud of combustible gas-air mixture to the furnace in case of an accident at the technological installation, to carry out internal fire extinguishing to localize and eliminate the fire in the chambers of fire-heated furnaces in case of an accident (coil burnout) and to ignite heated products by lowering the oxygen concentration in the furnace furnace space due to the supply of gas (nitrogen), while evacuating liquid explosive products to prevent their thermal decomposition and coking Nia furnace tube is damaged (burnout) tubes.

Технический результат достигается за счет того, что в системе наружного тушения коллектор наружной азотной завесы выполнен в виде горизонтального перфорированного коллектора, расположенного, по меньшей мере, с трех сторон печи огневого подогрева, вдоль оси, которого выполнены отверстия через интервалы. Через отверстия коллектора осуществляется подача азота на наружную завесу, при этом давление коллекторе наружной азотной завесы и диаметр отверстий коллектора позволяют создать необходимую скорость истечения азота, плотность и высоту наружной азотной завесы, что позволяет предотвратить проникновения к печи «облака» горючей газовоздушной смеси при аварии на технологической установке и осуществить надежную защиту. Для эффективного внутреннего тушения предусмотрен шибер, перекрывающий выход азота из печи, расположенный в зоне отвода дымовых газов (в зоне дымовой трубы) и снабженный автоматическим приводом, который приводится в действие во время работы системы внутреннего тушения при срабатывании датчиков измерения концентрации кислорода, расположенных в свою очередь в зоне отвода дымовых газов, что в конечном итоге позволяет довести концентрацию кислорода внутри печи до безопасной и блокировать дальнейшее возгорание.The technical result is achieved due to the fact that in the external extinguishing system the collector of the external nitrogen curtain is made in the form of a horizontal perforated collector located at least on three sides of the fire-heating furnace, along the axis of which openings are made at intervals. Through the openings of the collector, nitrogen is supplied to the external curtain, while the pressure of the collector of the external nitrogen curtain and the diameter of the holes of the collector allow you to create the necessary rate of nitrogen outflow, density and height of the external nitrogen curtain, which helps prevent the penetration of a "cloud" of combustible gas-air mixture into the furnace during an accident on technological installation and carry out reliable protection. For effective internal extinguishing, a gate is provided that shuts off the nitrogen exit from the furnace, located in the flue gas removal zone (in the chimney zone) and equipped with an automatic drive that is activated during the operation of the internal extinguishing system when the oxygen concentration measuring sensors located in their queue in the flue gas removal zone, which ultimately allows you to bring the oxygen concentration inside the furnace to safe and block further ignition.

Устройство газовой защиты печей огневого подогрева изображено на фиг.1 и работает следующим образом.The gas protection device of the fire heating furnaces is shown in figure 1 and works as follows.

Азот в систему газовой защиты печей поступает под давлением из азотной системы предприятия и направляется через вентиль 15 в ресивер азота 1, где хранится под давлением. В ресивере создается запас азота, необходимый для работы систем, при падении давления в Nitrogen in the gas protection system of furnaces comes under pressure from the nitrogen system of the enterprise and is sent through valve 15 to the nitrogen receiver 1, where it is stored under pressure. In the receiver, a nitrogen reserve is created, which is necessary for the systems to work, when the pressure drops in

ресивере ниже установленного уровня срабатывает сигнализация и происходит подпитка азотом через вентиль 15. Из ресивера подача азота в системы азотной защиты осуществляется через запорно-регулирующий клапан 14 по подводящему распределительному трубопроводу 4. В ждущем режиме азотной защиты печей отсечные клапаны 16-19 и вентили 22 закрыты.below the preset level, an alarm is triggered and nitrogen is fed through valve 15. From the receiver, nitrogen is supplied to the nitrogen protection systems through a shut-off and control valve 14 through the inlet distribution pipe 4. In standby mode of nitrogen protection of the furnaces, shut-off valves 16-19 and valves 22 are closed .

Наружная завеса печи огневого подогрева 2 состоит из горизонтального перфорированного коллектора 5, расположенного, по меньшей мере, с трех сторон печи. Включение наружной газовой завесы предусматривается в случаях поступления сигнала от сигнализаторов довзрывоопасных концентраций углеводородов в воздухе 12 из-за возможных утечек и разгерметизации технологического оборудования.The outer curtain of the fire-heating furnace 2 consists of a horizontal perforated collector 5 located at least on three sides of the furnace. The inclusion of an external gas curtain is envisaged in cases where a signal is received from signaling devices of pre-explosive concentrations of hydrocarbons in air 12 due to possible leaks and depressurization of technological equipment.

Из подводящего распределительного трубопровода 4 подача азота осуществляется через отсечной клапан 16 в коллектор 5, вдоль оси которого размещаются отверстия через интервалы. До включения наружной газовой завесы предусмотрена автоматическая подача звукового сигнала, по которому люди, находящиеся в районе площадки, где находится печь огневого подогрева 2 (постоянно не обслуживаемой персоналом) должны покинуть опасную зону подачи азота и принять другие необходимые меры безопасности. В помещении управления установкой, в которую входит печь огневого подогрева 2, предусмотрен дополнительный вывод звукового сигнала оповещения о включении наружной газовой завесы. При снижении концентрации углеводородов в воздухе от сигнализаторов довзрывоопасных концентраций углеводородов в воздухе 12 поступает сигнал, при этом по команде из операторной происходит прекращение подачи азота на наружную азотную завесу с помощью отсечного клапана 16.From the supply distribution pipe 4, nitrogen is supplied through the shut-off valve 16 to the manifold 5, along the axis of which holes are placed at intervals. Before switching on the external gas curtain, an automatic sound signal is provided, according to which people in the area of the site where the fire heater 2 is located (not constantly maintained by personnel) must leave the dangerous nitrogen supply zone and take other necessary safety measures. In the control room of the installation, which includes the fire heating furnace 2, an additional output of an audible warning signal about the inclusion of an external gas curtain is provided. With a decrease in the concentration of hydrocarbons in the air, a signal comes from the pre-explosive concentrations of hydrocarbons in air 12, and a command from the operator interrupts the supply of nitrogen to the external nitrogen curtain using a shut-off valve 16.

Наружное пожаротушение состоит из трубопровода наружного пожаротушения 7 с вентилями 22. При многоярусном расположении горелок, работающих на жидком топливе, стояки-краны могут быть расположены также на рабочих площадках всех ярусов.External fire extinguishing consists of an external fire extinguishing pipeline 7 with valves 22. With multi-tiered arrangement of burners operating on liquid fuel, riser cranes can also be located on work sites of all tiers.

Внутренняя система газовой защиты состоит из распределительного трубопровода с выпускными трубами внутреннего газотушения 6, расположенного в нижней части печи огневого подогрева 2. Включение внутренней азотной защиты происходит при срабатывании датчиков измерения температуры дымовых газов печи 11 и датчиков перепада давления 10 в змеевиках печи открытием отсечного клапана 17 и закрытием отсечных клапанов 20, 21. При срабатывании датчиков измерения концентрации кислорода 13 происходит закрытие шибера с автоматическим приводом 3, который располагается в зоне отвода дымовых газов (дымовой трубы), при этом происходит перекрытие выхода азота из печи и содержание кислорода внутри печи 2 достигает безопасной концентрации. Подача азота на внутреннюю защиту печи прекращается после снижения температуры футеровки печи до безопасного значения путем закрытия отсечного клапана 17. Одновременно с включением системы внутренней защиты The internal gas protection system consists of a distribution pipe with exhaust pipes 6, located in the lower part of the fire heater 2. The internal nitrogen protection is activated when the sensors measure the temperature of the flue gases of the furnace 11 and the differential pressure sensors 10 in the furnace coils by opening the shut-off valve 17 and closing the shut-off valves 20, 21. When triggered by sensors for measuring the concentration of oxygen 13, the gate closes with an automatic drive 3, which p spolagaetsya in the flue gas zone (chimney), wherein the overlap occurs nitrogen outlet from the furnace and the oxygen content within the furnace 2 reaches a safe concentration. The supply of nitrogen to the internal protection of the furnace is stopped after the temperature of the lining of the furnace is reduced to a safe value by closing the shut-off valve 17. Simultaneously with the inclusion of the internal protection system

печи включается система аварийной эвакуации жидких продуктов открытием отсечных клапанов 18 и 19 на трубопроводах 8 и 9 подачи азота и эвакуации жидкого продукта в дренажную аварийную емкость. Опорожнение змеевиков сначала происходит под действием перепада между давлением продукта в змеевиках печи огневого подогрева 2 и давлением в дренажной емкости, при падении давления продуктов в змеевиках начинается выдавливание продуктов азотом, при этом трубопроводы 8 и 9 снабжены обратными клапанами 23, предотвращающими обратное течение выдавливаемого продукта. Контроль прогара змеевика и вытеснения продукта осуществляется по показаниям датчика перепада давления 10. Запорно-регулирующий клапан 14 предназначен и для отсечки системы защиты печи в периоды проведения ремонтных и профилактических работ на печи и азотной системы предприятия.The furnace includes a system for emergency evacuation of liquid products by opening shut-off valves 18 and 19 on the pipelines 8 and 9 for supplying nitrogen and evacuating the liquid product in the emergency drainage tank. The emptying of the coils first occurs under the influence of the difference between the product pressure in the coils of the furnace 2 and the pressure in the drainage tank, when the pressure of the products in the coils drops, the products are squeezed out with nitrogen, while pipelines 8 and 9 are equipped with check valves 23 to prevent the product from flowing back. The burnout of the coil and the displacement of the product are controlled according to the readings of the differential pressure sensor 10. The shut-off and control valve 14 is also designed to cut off the furnace protection system during repair and maintenance work on the furnace and the nitrogen system of the enterprise.

Источники информации:Information sources:

1. Заявка на патент РФ №93016085, кл. А 62 С 35/00, публ. 09.10.1995 (прототип).1. Application for patent of the Russian Federation No. 93016085, class. A 62 C 35/00, publ. 10/09/1995 (prototype).

2. ФРГ №10121550, кл. А 62 С 2/00, публ. 01.08.2002.2. Germany No. 10121550, class A 62 C 2/00, publ. 08/01/2002.

Claims

1. Gas protection device for fire-heating furnaces, consisting of an external fire extinguishing pipeline, an external nitrogen curtain manifold with openings, a distribution pipe with internal exhaust gas exhaust pipes, sensors for measuring the temperature of the flue gases of the furnace and measuring the concentration of oxygen, a gate, to shut off the nitrogen output from the furnace, characterized in that the collector of the outer nitrogen curtain is made in the form of a horizontal perforated collector located at least on three sides of the fire furnace evy heating.

2. The device according to claim 1, characterized in that the holes of the collector of the outer nitrogen curtain are placed along its axis at certain intervals.

3. The device according to claim 1, characterized in that the holes are made at an angle to the fire heating furnace.

4. The device according to claim 1, characterized in that the holes are made with the possibility of installing nozzles in them that regulate the rate of nitrogen supply.

5. The device according to claim 1, characterized in that the gate for shutting off the nitrogen exit from the furnace is located in the flue gas removal zone (in the chimney zone).

6. The device according to claim 1, characterized in that the gate for shutting off the nitrogen output from the furnace is equipped with an automatic drive.

7. The device according to claim 1, characterized in that the sensors for measuring the temperature of the flue gases of the furnace and measuring the concentration of oxygen are located in the area of the exhaust gases.