для чего нужен факел на газовом промысле
Легко ли добыть нефть. Зачем сжигают попутный газ
Наверняка все, кто был на промыслах или находился рядом с ними, задавался вопросом, зачем сжигают огромное количество газа в факелах. Раньше их было значительно больше, сейчас их число сократилось, но все равно продолжает сжигаться огромное количество. Попытаемся разобраться в этом вопросе.
Газовый факел в ХМАО
Если месторождение большое, в нем много нефти и газа, то это экономически выгодно. Получаем сжиженый газ, который используется как моторное топливо, и газ, который продаются пользователям. Другое дело маленькое месторождение, там установка по подготовке газа не окупиться никогда.
Резюмируем: 1) Сжигают попутный природный газ
2) Он является ценным побочным продуктом, из которого можно получать пропан-бутановую смесь и более высокомолекулярные алканы (газовый бензин)
3) Для переработки следует иметь достаточно большое месторождение, содержащее много попутного газа, иначе это экономически невыгодно. Поэтому сжигают газ либо на разведочных скважинах, либо на отдаленных участках месторождений, к которым еще не проведена трубопроводная система транспортировки нефти и газа. На них устанавливают газосепаратор, отделяющий жидкую и газовую фазу. Газ сжигается, а жидкая вывозится. Также газ сжигают на маленьких и отдаленных месторождениях, где перерабатывать экономически невыгодно.
Газосепаратор одной фирмы на окраине Оренбурга
4) Количество сжигаемого попутного газа постоянно снижается и достигает не более пяти процентов от добываемого попутного газа (Постановление Правительства РФ№ 7 от 8 января 2009 года, иначе накладывают серьезный штраф). Не смотря на это объем сжигаемого газа достаточен для покрытия потребностей в газе такой страны, как Болгария.
Факельные установки
Факельная установка предназначена для утилизации горючих паров или газов, также используется для сброса и последующего сжигания углеводородов, получаемых при нарушении технологического режима.
Такие нарушения могут быть обусловлены отказами электроснабжения, неисправностью оборудования или пожаром на заводе.
Область применения ФУ: нефтегазодобывающая, нефтехимическая, нефтеперерабатывающая, химическая и другие отрасли промышленности.
Конструкции факельных установок могут быть различными.
Горизонтальные факельные установки предназначены для бездымной утилизации постоянных, аварийных и периодических факельных сбросов.
В связи с тем, что нефтеперерабатывающие заводы часто расположены недалеко от населённых пунктов или непосредственно в населённых пунктах, то на НПЗ, как правило, применяются закрытые факелы.
Преимущества закрытых факельных систем:
отсутствие дыма, пара, видимого пламени, запаха
низкий уровень шума
небольшие и контролируемые выбросы
отсутствие теплового шлейфа
простая система управления с лёгким доступом ко всем управляющим органам
удобство обслуживания всех узлов с земли (например, дежурные горелки могут быть сняты без остановки всей системы)
отсутствие теплового излучения (нет необходимости сооружать специальный тепловой экран)
безопасное и надёжное уничтожение любых жидких и газообразных отходов.
Закрытая факельная система может быть оснащена одной из двух типов систем утилизации тепла: это может быть предварительный нагрев (через теплообменник) потока холодных отходов с целью более эффективного их сжигания или котел для получения водяного пара.
Если рекуперативная энергия на данном объекте может быть использована, то при проектировании есть смысл рассматривать вопрос о применении и той и другой системы утилизации.
Оголовок (в одинарном и совмещенном варианте);
Система автоматизации, обеспечивающая автоматический розжиг и поддержание пламени;
Дренажная емкость с насосом откачки и комплектом средств автоматизации и арматуры.
ПБ 09-12-92: Правила устройства и безопасной эксплуатации факельных систем.
Общие положения
Факельная установка предназначена для сброса и последующего сжигания горючих газов и паров в случаях: срабатывания устройств аварийного сброса, предохранительных клапанов, гидрозатворов, ручного стравливания, а также освобождения технологических блоков от газов и паров в аварийных ситуациях автоматически или с применением дистанционно управляемой запорной арматуры и др.;
постоянных, предусмотренных технологическим регламентом сдувках;
периодических сбросов газов и паров, пуска, наладки и остановки технологических объектов.
Термины и определения
Факельный коллектор- трубопровод для сбора и транспортировки сбросных газов и паров от нескольких источников сброса.
Факельная установка- совокупность устройств, аппаратов, трубопроводов и сооружений для сжигания сбрасываемых газов и паров.
На промышленных предприятиях факельные трубы в основном используются для сжигания горючего газа, выделяемого предохранительными клапанами при незапланированном повышении давления в заводском оборудовании. Во время запуска или остановки завода или его частичного запуска они также часто используются для планового сжигания газов в течение относительно коротких периодов времени.
СОДЕРЖАНИЕ
Общая факельная система на промышленных предприятиях
Когда оборудование промышленного предприятия находится под избыточным давлением, предохранительный клапан является важным предохранительным устройством, которое автоматически выпускает газы, а иногда и жидкости. Эти предохранительные клапаны требуются кодексами и стандартами промышленных образцов, а также законом.
Выброшенные газы и жидкости направляются через большие трубопроводные системы, называемые факельными коллекторами, к вертикальному приподнятому факелу. Выброшенные газы сжигаются на выходе из факельных труб. Размер и яркость образующегося пламени зависит от скорости потока горючего материала в джоулях в час (или британских тепловых единицах в час).
Большинство факелов промышленных предприятий имеют парожидкостный сепаратор (также известный как выталкивающий барабан) перед факелом для удаления любых больших количеств жидкости, которая может сопровождать сбрасываемые газы.
Приведенная рядом блок-схема изображает типичные компоненты всей промышленной системы факельной трубы:
На схеме показан кончик раструба. Наконечник раструба может иметь несколько конфигураций:
Высота факельной трубы
Наземные факелы
Наземные ракеты предназначены для того, чтобы скрыть пламя от глаз и уменьшить тепловое излучение и шум. Они представляют собой стальной ящик или цилиндр, футерованный огнеупорным материалом. Они открыты вверху и имеют отверстия вокруг основания, позволяющие поступать воздуху для горения. Они могут иметь набор из нескольких наконечников факела, чтобы обеспечить возможность регулирования и распространения пламени по поперечному сечению факела. Они обычно используются на суше в экологически уязвимых районах и на море на плавучих установках для хранения и отгрузки продукции (FPSO).
Факелы для добычи сырой нефти
Биогазовые факелы
Есть два типа газовых факелов, используемых для контроля биогаза, открытые и закрытые. Открытые факелы горят при более низкой температуре, менее 1000 ° C и, как правило, дешевле, чем закрытые факелы, которые горят при более высокой температуре горения, и обычно поставляются в соответствии с конкретным временем пребывания 0,3 с в дымоходе, чтобы гарантировать полное разрушение токсичные элементы, содержащиеся в биогазе. Спецификация факела обычно требует, чтобы закрытые факелы работали при> 1000 ° C и Неблагоприятные последствия для здоровья
Воздействие на окружающую среду
Вспышка может повлиять на дикую природу, привлекая к огню птиц и насекомых. Примерно 7500 перелетных певчих птиц были привлечены и убиты факелом на терминале сжиженного природного газа в Сент-Джоне, Нью-Брансуик, Канада, 13 сентября 2013 года. Подобные инциденты произошли на факелах на морских нефтегазовых установках. Известно, что бабочек привлекает свет. В брошюре, опубликованной секретариатом Конвенции о биологическом разнообразии с описанием Глобальной таксономической инициативы, описывается ситуация, когда «систематик, работающий в тропическом лесу, заметил, что газовая факельная установка на нефтеперерабатывающем заводе привлекала и убивала сотни этих [ястребов или сфинксов] моль. За те месяцы и годы, в течение которых завод работал, должно быть погибло огромное количество бабочек, что говорит о том, что растения нельзя опылять на большой площади леса «.
Катастрофа в Бхопале иллюстрирует последствия отказа от сжигания улетучивающегося метилизоцианатного газа. Газ был выпущен из резервуара с избыточным давлением в отдельно стоящую факельную башню с помощью предохранительного клапана и затопил прилегающую территорию.
Газовые факелы, сжигающие нефтяной попутный газ, меняют климат Оренбуржья
По оценочным данным на основе дистанционного зондирования таких факелов более ста.
Проблемы экологии зачастую имеют отложенные во времени последствия, если не случается какой-либо катастрофы. А вот прибыль от хозяйственной деятельности, той же нефтегазодобычи, имеет эффект непосредственный и на первый взгляд более привлекательный. Однако экологическая недальновидность может сильно ударить по будущему нашего региона.
Не зайти на огонек
Горящий факел дает длинный газовый шлейф. В зависимости от ветра он может накрыть обширную территорию и с населенными пунктами, и с сельхозугодьями. Можно привести в пример Покровское месторождение нефти. Расположено оно между Сорочинском и Грачевкой. И факельных установок там не одна штука. С космических снимков видно, как шлейф от факела расползается по территориям. А те, кто проезжает по этой дороге, весьма и весьма разбитой нефтевозами, могут в полной мере ощутить невыносимое амбре от газового огонька.
Газовый шлейф одного из факелов Покровского нефтяного месторождения
Как считают ученые, уже пора бить во все колокола. Экологические нарушения в нефтяной отрасли широкой огласке не предают. В нашем регионе работает больше 50 нефтяных компаний: кто-то выполняет экологические нормы, кто-то нет. Сколько факельных установок еще горят – цифра доподлинно неизвестная. Компании ее наверняка знают, но вряд ли озвучат. По оценочным данным на основе дистанционного зондирования таких факелов в Оренбуржье более ста. Притом они не только загрязняют воздух. Наш регион засушливый, мало рек и лесов – мало и кислорода. А сотня газовых установок его сжигают очень активно. К тому же постоянный нагрев атмосферы образует так называемые «тепловые островки», которые изменяют климатические характеристики на локальном уровне.
Степь бесправная
В начале сентября область захлестнули степные пожары. Теперь вдоль оренбургских дорог на десятки километров растянулись черные, обугленные увалы и сырты. Как правило, появление этой стихии связано с обычной бесхозяйственностью и беспечностью. Однако степные пожары начинают тушить только тогда, когда огонь подходит к населенным пунктам.
ГУ МЧС по Оренбургкой области
Точных данных по потерям области от пожаров пока нет. Их можно подсчитать после обработки космических снимков территории. Реальные данные могут населению и не сказать, ведь если ущерб дойдет до размеров чрезвычайной ситуации, то должны кого-то наказать, а это мало выгодно тем, кто обладает точной информацией.
ГУ МЧС по Оренбургкой области
Сжигание попутного газа
В России попутный нефтяной газ начали сжигать на факелах в 1960-е годы – во время череды открытий крупных залежей нефти в Западной Сибири. Сегодня, спустя десятки лет, этот метод утилизации признан самым неэффективным и опасным для экологии, но продолжает применяться во всём мире до сих пор.
Что такое попутный газ?
Попутный газ представляет собой смесь газов и разнообразных элементов. Он залегает в виде газовых «шапок» над месторождением, либо содержится в растворённом состоянии непосредственно нефти. Газ данного типа выделяется при снижении давления в процессе извлечения углеводородов или их перегонки.
Чем попутный нефтяной газ отличается от природного газа? По большей части, состав природного и попутного газа в целом одинаков.
Фото: pixabay.com
Разница состоит лишь в том, что природный газ добывается напрямую из газовых залежей и состоит преимущественно из метана, а ПНГ фактически является второстепенным продуктом добычи и характеризуется большей концентрацией примесей.
ПНГ – природный источник целого ряда элементов, соотношение которых варьируется в зависимости от особенностей формирования углеводородных залежей и, следовательно, типа месторождения.
«Второстепенный продукт» нефти зачастую выходит под разным давлением, и его параметры при извлечении имеют свойство меняться.
Объёмы ПНГ также варьируются исходя из условий формирования нефтяных залежей и их территориального расположения. В одной тонне извлекаемой нефти может содержаться и один кубометр, и тысячи кубометров газа.
Сжигание ПНГ
Полученный в результате нефтедобычи газ обязательно подвергается либо утилизации, либо переработке (глубокой или не глубокой). Обычный выпуск в атмосферу ПНГ вредит экологии – более того, газ может легко загореться или даже взорваться.
Один из простейших способов утилизации – сжигание попутного нефтяного газа в факелах. На производственной площадке месторождения устанавливаются факельные установки. К ним подводятся трубопроводы, по которым ПНГ подаётся по трубопроводам к факельной трубе – в ней и проходит процесс сжигания.
Факельные системы закрытого типа (наземные факелы) чаще всего представляют собой мобильные горизонтальные установки, размещённые на треногах. При сжигании в них ПНГ не выделяется дым и пар, отсутствует запах, шум, тепловой шлейф, а также нет видимого пламени.
Перед подачей в факельную систему для более эффективного сжигания осуществляют подготовку попутного нефтяного газа. Его очищают от тяжёлых углеводородов, влаги, солей, сероводорода и других примесей – для предотвращения попадания лишних составляющих в промысловый факел.
В частности, обезвоживание газа избавляет от образования кристаллогидратов, очистка от тяжёлых углеводородов позволяет избежать жидкостных пробок, а отсутствие сероводорода и двуокиси углерода предупреждает образование коррозий на оборудовании.
Несмотря на должную подготовку, горение ПНГ – весьма опасный процесс. Во-первых, данный процесс характеризуется высокой степенью взрывоопасности – как минимум, из-за наличия открытого пламени.
Во-вторых, из-за неравномерного горения усиливаются шумы, исходящие от факельной установки. Помимо этого, шум возникает при сбросе газа в факелы и в результате подачи воды или водяного пара в горелку (в закрытых «бездымных» установках).
И, в-третьих, в процессе горения газа от факельных установок исходит тепловое излучение с большим объёмом выбросов опасных веществ.
В экологическом аспекте
Ни для кого не секрет, что от сжигания попутного нефтяного газа в атмосферу попадает огромное количество выбросов СО2 и других вредных веществ.
В России, как и во всём мире, этой проблеме раньше не уделяли должного внимания. Например, в нашей стране вопрос о необходимости контроля за сжиганием ПНГ встал чуть более 10 лет назад.
В 2010 году только 30% попутного газа направлялось на переработку, остальные 70% российские нефтяные компании утилизировали в факельных системах.
В 2011 году в мире факельным сжиганием было утилизировано 140 млрд м 3 газа, из которых 26,7% приходилось на Россию. За 2012 год нефтяные компании России сожгли около 17 млрд м 3 ПНГ (под данным ЦДУ ТЭК).
По данным Гринписа за 2012 год, на территории нашей страны из-за сжигания ПНГ в окружающую среду попадало практически 100 млн т углекислого газа в год.
Для регулирования объёмов выбросов углекислого газа ПНГ в России разработали постановление «О мерах по стимулированию сокращения загрязнения атмосферного воздуха продуктами сжигания попутного нефтяного газа на факельных установках».
Согласно документу, вступившему в силу в 2012 году и действующему до сих пор, нефтяные компании имеют право сжигать максимум 5% от общего объёма полученного попутного газа. Таким образом, подавляющее большинство ПНГ должно быть утилизировано другими, более экологичными способами.
За превышение указанной нормы в отношении компании применяется дополнительный штрафной коэффициент, а за неимением средств измерения и учёта объёмов ПНГ он увеличивается до 6.
Уже к 2015 году доля утилизации ПНГ увеличилась до 86%. Несмотря на постепенное улучшение ситуации, объёмы сжигания остаются относительно высокими. Так, по итогам 2018 года в РФ сожгли 21,3 млрд м 3 газа.
Опять же, если брать во внимание тот факт, что официальные данные не учитывают все факельные сжигания (хотя бы из-за отсутствия систем учёта ПНГ у некоторых нефтяных компаний), цифры могут быть на порядок выше.
Способ утилизации попутного нефтяного газа путём сжигания не только вредит экологии, но и является самым нерациональным с точки зрения выгоды, ведь ПНГ из ценного энергоресурса попросту «превращается» в отходы производства.
Бесспорно, изначально установка факельной системы требует минимальных вложений, но в долгосрочной перспективе куда больший экономический эффект и меньший объём выбросов дают альтернативные способы утилизации – закачка в нефтяные пласты, газотранспортные системы, неглубокая и глубокая переработка и прочее.
Сегодня крупные нефтяные компании медленно, но верно приближаются к 95-процентной утилизации «отходного производства». Но российская нефтяная отрасль в целом ещё долго не сможет полностью отказаться от сжигания ПНГ.
В основном данный метод вынуждены использовать малые и средние нефтяные предприятия: часть из них продолжает сжигать ПНГ сверх установленной нормы и платить штрафы за экологический ущерб – из-за отсутствия возможности внедрения других способов утилизации.
Читайте также: «…И вместо того, чтобы сжигать его на факелах, загрязняя атмосферу, этот газ можно пустить в дело.»