در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و پالایشگاه ها به دلیل وجود گازها و مایعات قابل اشتعال، خطر انفجار و آتش سوزی بسیار بالا است. بروز چنین حوادثی می تواند منجر به خسارت های جانی و مالی فراوانی گردد. به همین دلیل ضرورت دارد که نظارت دائمی بر نشت گاز و وجود شعله در این صنایع انجام شود. همین ضرورت، اهمیت سیستم F&G (F&G System) در این صنایع را مشخص می کند.
در مطالب قبلی گنجینه پاوان به طراحی سیستم F&G پایش شعله و گاز و چالش های آن پرداختیم. در این مقاله قصد داریم که به اهمیت و ضرورت سیستم پایش آتش و گاز (Fire and Gas Detection System) در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی بپردازیم.
انواع ریسک های صنعت نفت و گاز و اهمیت سیستم F&G
فرآیند استخراج، حمل و نقل، فرآوری و پالایش نفت و گاز پیچیده و برای کارگران و دارایی ها خطرناک است. یکی از خطرناک ترین آنها خطر آتش سوزی یا انفجار به دلیل وجود گازها و مایعات قابل اشتعال است. گازهای سمی و مواد شیمیایی که در طول فرآیندها با آنها مواجه می شوند، خطر خفگی، سوختگی، سرطان و خوردگی سیستم را افزایش می دهند.
برای کاهش خطرات جانی، اموال یا محیط زیست، شرکت های نفت و گاز از شیوه های ایمنی اجباری پیروی می کنند. سیستم های تشخیص گاز قابل حمل و ثابت و سیستم های تشخیص شعله نقش مهمی در نظارت بر محیط برای خطرات دارند. علاوه بر این، می توان وسایل تنفسی یا سایر وسایل ایمنی را در اختیار کارگران قرار داد تا آنها را ایمن نگه دارد.
خبر خوب این است که صنعت نفت و گاز در نتیجه درک و رسیدگی به مخاطرات از طریق مقررات اجباری، امروزه نسبت به گذشته حوادث ایمنی کمتری دارد.
خطر آتش سوزی و انفجار در صنایع نفت و گاز
صنعت نفت و گاز معمولاً به سه بخش عمده تقسیم می شود: بالادستی، میان دستی و پایین دستی.
دریافت اخطار اولیه قابل اعتماد در مورد خطر احتمالی انفجار یا آتش سوزی یکی از خواسته های اصلی صنایع پتروشیمی، گاز، نفت و سوخت به طور کلی و به ویژه سکوهای فراساحلی است.
نشت سوخت، وجود مایعات قابل اشتعال با فلش پوینت پایین و تشکیل ابرهای بخار فرار که در امتداد خطوط لوله متراکم و مناطق تولید گرم حرکت می کنند، ممکن است در مناطق محصور (تله) تجمع یابند. یا با هوا مخلوط شوند و مخلوط سوخت و هوای قابل اشتعال را تشکیل دهند که در حضور منبع اشتعال باعث ایجاد آتش سوزی و حتی انفجار می شود. این احتمال بالای ریسک حریق و انفجار در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی، ضرورت و اهمیت سیستم F&G یا سیستم پایش آتش و گاز را در این صنایع آشکار می سازد.
مانند سایر عملیات های صنعت فرآیند، پایانه های نفت و گاز چالش های دشواری را برای فناوری اتوماسیون و ایمنی ایجاد می کنند. مزارع مخازن، مناطق ذخیره سازی، و عملیات بارگیری/تخلیه همه به سیستم های آتش و گاز و ایمنی برای محافظت از پرسنل، دارایی ها و محیط زیست نیاز دارند. پیامدهای حوادث در پایانه های نفت و گاز می تواند بسیار زیاد باشد.
انفجار ترمینال سوخت بانسفیلد
خرابی ناشی از عدم طراحی، نصب، راه اندازی و نگهداری صحیح سیستم پایش شعله و گاز (Fire and Gas System) یا FGS را با مثال های واقعی بهتر می توان توضیح داد.
در دسامبر 2005، انفجاری در ترمینال سوخت بانسفیلد در هرتفوردشایر، بریتانیا باعث شعله ور شدن میلیون ها گالن سوخت شد. کیفیت آب و زمین در سراسر جنوب انگلستان تحت تأثیر نامطلوب قرار گرفت و عملیات پاکسازی این حادثه صدها میلیون پوند هزینه داشت.
آتش سوزی در پالایشگاه نفت تهران
از جمله حوادث داخلی در این زمینه می توان به آتش سوزی بخشی از پالایشگاه نفت تهران به دلیل نشت مخزن در 12 خرداد سال 1400 اشاره کرد. این حریق با تلاش 24 ساعته ماموران آتش نشانی و بدون خسارت جانی خاموش گردید. اما در صورت انتقال حریق به مخزن LPG این پالایشگاه می توانست تخریبی معادل یک زلزله 8 ریشتری را به همراه داشته باشد.
حوادثی مانند آتش سوزی ترمینال بانسفیلد یا حریق پالایشگاه نفت تهران، تهدیدهای بالقوه ای را برای زنجیره تامین نفت و گاز در ایران و سراسر جهان و دیگر منابع صنعت فرآیند حیاتی نشان می دهد. بدیهی است که راه حل های جامعی که هم ایمنی و هم امنیت در این تاسیسات را مورد توجه قرار می دهد، مورد نیاز است.
نقش سیستم پایش آتش و گاز (F&G System) در کنترل و کاهش ریسک
سیستم های تشخیص و کاهش آتش و گاز (F&G) کلید حفظ ایمنی و عملکرد کلی تاسیسات صنعتی هستند. گستره کاربرد سیستم های F&G شامل اکتشاف و تولید نفت در دریا، تاسیسات نفت و گاز خشکی، پالایشگاه ها و کارخانه های شیمیایی، عملیات دریایی، مزارع مخازن و پایانه ها، خطوط لوله، نیروگاه ها، معدن و کارخانه های کاغذ می باشد.
اهمیت سیستم F&G یا پایش شعله و گاز در این است که این سیستم به طور مداوم شرایط غیرعادی مانند آتش سوزی یا انتشار گازهای قابل احتراق یا سمی را در این صنایع نظارت می کند. و اقدامات هشدار اولیه و کاهش دهنده را برای جلوگیری از تشدید حادثه و حفاظت از فرآیند یا محیط ارائه می دهد.
اهمیت استراتژی یکپارچه ایمنی و پایش آتش و گاز
با اجرای یک استراتژی آتش و گاز یکپارچه بر اساس آخرین فناوری اتوماسیون، این صنایع می توانند ایمنی محیط و الزامات حفاظت از زیرساخت های حیاتی خود را برآورده کنند و در عین حال از آمادگی عملیاتی و تجاری در شروع پروژه اطمینان حاصل کنند.
سیستم خاموشی ایمنی (Safety Shutdown System) یک لایه ایمنی پیشگیری است که برای جلوگیری از وقوع یک حادثه خطرناک و محافظت از پرسنل و تجهیزات کارخانه در برابر آسیب‌های بالقوه جدی، اقدامی خودکار و مستقل انجام می‌دهد. برعکس، سیستم پایش آتش و گاز (Fire and Gas Detection System) یک لایه ایمنی کاهشی است که وظیفه دارد برای کاهش عواقب یک رویداد خطرناک پس از وقوع آن اقدام کند.
به طور مثال، در کاربردهای پایانه های نفت و گاز، اپراتورها به یک سیستم ایمنی آتش سوزی و جانی یکپارچه نیاز دارند که امکان پاسخ دهی فعال به آلارم ها و رویدادها و یک دید در زمان واقعی را برای هر تهدید بالقوه فراهم می کند. کارخانه های صنعتی دارای رویه ها و سیستم های ایمنی هستند که برای رساندن عملیات به حالت ایمن در صورت خرابی تجهیزات و سایر مشکلات عملیاتی طراحی شده اند. در مورد یک حادثه امنیتی مهم، یک سیستم یکپارچه می تواند همین رویه ها و سیستم ها را فعال کند. یک سیستم یکپارچه همچنین منجر به پیاده سازی و نگهداری کم هزینه تر می شود زیرا همه قطعات با هم کار می کنند.
اهمیت سیستم F&G در صنایع نفت، گاز و پالایشگاه و پتروشیمی از آن روست که این سیستم برای خودکار کردن اقدامات اضطراری با یک راه حل ایمنی و کنترل با یکپارچگی بالا برای کاهش تشدید بیشتر استفاده می شود. همچنین برای ریکاوری سریع از شرایط غیرعادی، از سرگیری کامل تولید بسیار مهم است.
پیشرفت های جدید در فناوری سیستم پایش شعله و گاز F&G
یک سیستم ایمنی F&G شامل تشخیص، کنترل منطقی و هشدار و عملکردهای کاهش می باشد. حلگر منطقی واحد کنترل پنل مرکزی سیستم F&G است. کنترل کننده زنگ هشدار و وضعیت یا سیگنال های آنالوگ را از دستگاه های نظارت میدانی مورد نیاز برای تشخیص آتش و گاز دریافت می کند. کنترل کننده اقدامات لازم را برای شروع هشدار و کاهش خطر انجام می دهد.
دستگاه های تشخیص حریق و گاز شامل دتکتورهای شعله و دتکتورهای گاز در سال های اخیر پیشرفت زیادی کرده اند. استفاده از تکنیک‌های جدید و افزودن هوشمندی به این ابزارها برای کاهش تعداد آلارم های جعلی، نرخ تشخیص را تا حد زیادی بهبود بخشیده است. اتصال صحیح و اثبات شده آشکارسازهای آتش و گاز به سیستم های ایمنی صنایع عامل مهمی در عملکرد قابل اعتماد سیستم F&G و برای ایجاد سطح یکپارچگی ایمنی مطلوب (SIL) است.
در گذشته، سیستم های اختصاصی F&G تجهیزات مستقل یا یک پنل نمای کلی تقلید سیمی از طریق رله بودند. در این سیستم ها، کاهش خطر از طریق فعال سازی دستی اقدامات کنترل آتش انجام می شد. امروزه سیستم های تشخیص F&G عموماً از نوع سیستم های الکترونیکی قابل برنامه ریزی (PES) با قابلیت ایمنی بالا و اثربخشی کاهش هستند. از آنجایی که سیستم های مدرن F&G به شدت با استراتژی کلی ایمنی فرآیند یکپارچه شده اند، کاهش یا از طریق سیستم خاموش کردن اضطراری (ESD) یا مستقیماً از خود سیستم F&G انجام می‌شود.
اهمیت سیستم F&G برای کنترل و کاهش خطرات رایج در پالایشگاه های نفت و گاز
فرآیند پالایش نفت و گاز به دلیل وجود انواع مواد شیمیایی و گازها و مایعات قابل اشتعال چندین خطر بالقوه را ایجاد می کند. علاوه بر خطرات مواجهه صنعتی با مواد شیمیایی و حوادثی مانند آتش سوزی و انفجار، خطرات بهداشتی و سلامتی ناشی از آلاینده های هوا وجود دارد. که ممکن است بخشی از فرآیند عادی پالایش باشد. یا می تواند به طور غیرمنتظره در یک پالایشگاه نفت بروز کند.
نفت خام حاوی هزاران هیدروکربن و سایر مواد شیمیایی است که ممکن است منجر به مشکلات سلامتی کوتاه مدت و بلندمدت، سوختگی های خورنده و یا خفگی افراد شاغل در پالایشگاه ها شود. بنابراین، تشخیص گاز و شعله و ضرورت و اهمیت سیستم F&G در واحدهای مختلف یک پالایشگاه جنبه حیاتی دارد. اما برخی از خطرات خاص را نیز می توان در واحدهای مختلف برآورد و برای آنها چاره جویی کرد.
خطرات فضاهای محدود در پالایشگاه های نفت و گاز
ورود به فضاهای محدود در پالایشگاه ها متداول است. زیرا مجموعه های متعددی از مخازن، راکتورها، کشتی ها و مجاری ها وجود دارد. کارگران بسیاری به دلیل عدم رعایت احتیاطات لازم و داشتن تجهیزات مناسب قبل از ورود به یک فضای بسته جان خود را از دست داده اند.
خطرات بالقوه این فضاها شامل کمبود اکسیژن، نشت گازهایی چون H2S، SO2، NO2، NH3، CO، HCl، Cl2 و H2 است. این خطرات جنبه حیاتی و اهمیت سیستم F&G در این فضاها را آشکار می سازد.
اهمیت سیستم F&G برای کنترل خطرات کار داغ
کارهای داغ (Hot Work) عبارتند از: جوشکاری، لحیم کاری، برش، سنگ زنی، لحیم کاری و ذوب که باعث ایجاد گرما، جرقه و سرباره داغ می شود. این فعالیت ها ممکن است مواد قابل اشتعال و احتراق را در ناحیه فعالیت های مذکور، مشتعل کند. در صورتی که کار و تجهیزات خارج از مناطق خطرناک قرار نگیرند، باید اقدامات احتیاطی برای افزایش ایمنی رعایت شود.
اتمسفر کاری قبل از شروع کار گرم با یک دتکتور گاز کنترل می شود و معمولاً در طول مدت کار مجدداً ارزیابی می گردد. کارهای گرمی که در فضای محدود انجام می شود نیز باید از مقررات خاص فضای محدود پیروی کند. خطرات بالقوه این کارها وجود H2S و گازهای قابل اشتعال است.
خطرات رایج عملیات تعمیر، نگهداری و توقف کار
عملیات تعمیر و نگهداری به عنوان بخشی از فرآیندهای عملیاتی عادی، نگهداری و تمیز کردن واحدهای پردازش و ذخیره سازی برنامه ریزی شده است. شرکت ها زمان قابل توجهی را صرف برنامه ریزی برای چنین رویدادهایی می کنند تا بتوانند تعمیر و نگهداری را در سریع ترین زمان ممکن برای کاهش مدت توقف کار انجام دهند.
در هر صورت، معمولاً پالایشگاه ها از شرکت های خدماتی استفاده می کنند که پیمانکاران را برای انجام کار به سایت می آورند. این پیمانکاران مجهز به تجهیزات حفاظت فردی PPE، از جمله دتکتورهای گاز قابل حمل، هستند تا در طول مدت تعمیر و نگهداری استفاده کنند.
فناوری های سیستم پایش آتش و گاز
به دلیل خطراتی که توضیح دادیم اقدامات حفاظت از حریق در پالایشگاه ها و صنایع نفت و گاز به طور کلی اهمیت زیادی دارد. در کاربردهای ایمنی، تشخیص گاز باید برای هشدار دادن به وجود مقدار خطرناک گاز در یک منطقه استفاده شود. اغلب تشخیص نشتی محلی مهم نیست. زیرا یا بسیار کوچک است که ایمنی را تهدید نمی کند. یا ممکن است منجر به آتش سوزی ناگهانی شود. که با مدیریت مناسب خطر آتش سوزی می تواند به موقع شناسایی و خاموش شود.
چندین فناوری وجود دارد که می توان برای استقرار سیستم پایش آتش و گاز جهت تشخیص گازهای موجود در پالایشگاه های نفت و گاز استفاده کرد. سنسورهای الکتروشیمیایی برای نظارت بر میزان اکسیژن در هوا یا وجود گازهای سمی مانند CO، H2S، Cl و Cl2 استفاده می شود.
سنسورهای نیمه رسانا در جاهایی که غلظت های بالای H2S وجود دارد یا دمای محیط بالا است استفاده می شود.
دتکتورهای گاز ضد انفجار کاتالیزوری و مادون قرمز برای تشخیص گازهای انفجاری مانند CH4 یا دی اکسید کربن (CO2) استفاده می شوند. دتکتورهای مادون قرمز IR نیز برای اتمسفرهای خورنده یا جاهایی که سطوح بالای H2S وجود دارد، توصیه می شود.
سیستم های تشخیص گاز در پالایش نفت و گاز
سیستم های تشخیص گاز ثابت و شعله در سراسر پالایشگاه ها برای تشخیص نشت یا وجود گازهای سمی یا قابل اشتعال استفاده می شود. که اهمیت سیستم F&G و جنبه حیاتی آن را در این صنایع نشان می دهد.
در طراحی سیستم F&G سنسور و دتکتور انتخابی برای تشخیص، بستگی به ارزیابی دقیق خطرات بالقوه دارد. در حالی که قرارگیری و پیکربندی مانند دتکتور مسیر باز (Open Path)، نقطه ثابت (Fixed Point) یا ترکیبی از سیستم ها به اطمینان از پوشش در سراسر منطقه و در عین حال به حداقل رساندن آلارم کاذب کمک می کند.
سیستم های تشخیص گاز قابل حمل مثل دتکتور گاز قابل حمل توسط کارگران و پیمانکاران بر اساس روش استاندارد عملیاتی پالایشگاه ها استفاده می شود. به طور معمول، دتکتورهای گاز در تمام مناطقی که بالقوه خطرناک تلقی می کردند، استفاده می شوند.
با کاهش اندازه دتکتورهای تشخیص چند گازی، بسیاری از پالایشگاه ها به جای ردیاب های تک گازی از آن استفاده می کنند. کاربردهای خاصی مانند فضای محدود وجود دارد که برای رعایت مقررات نیاز به استفاده از آشکارسازهای گاز قابل حمل و پرتابل دارد.
فناوری های پایش شعله در صنایع نفت و گاز
صنعت پتروشیمی و به ویژه صنایع فراساحلی به خوبی از ریسک بالای برخی از فرآیندها و رویه های ایمنی لازم از جمله اهمیت سیستم F&G برای حفاظت از تجهیزات و پرسنل گران قیمت و بعضا غیرقابل تعویض آگاه هستند.
مدیریت خطر آتش سوزی کنونی شامل فناوری دتکتور شعله ضد انفجار نوری Triple IR است که تشخیص آتش بسیار سریع و دقیق را ارائه می دهد. این فناوری از طیف انتشار مادون قرمز شعله ها استفاده می‌کند. و آن را در مقابل تشعشعات پس زمینه با استفاده از 3 کانال انتخابی IR تجزیه و تحلیل می‌کند. بررسی تشخیص شعله زیر، فن آوری های موجود در تشخیص شعله، محدودیت ها و روندهای آینده آنها را خلاصه می کند.
دتکتورهای شعله ماورابنفش UV به دلیل ویژگی های موج کوتاه خود در جو اطراف توسط هوا، دود، غبار، گازها و مواد آلی مختلف جذب می شود. از این رو، تابش خورشیدی U.V پراکنده شده در جو، به ویژه در طول موج های کوتاه تر از 300 نانومتر (باند طیفی کور خورشیدی) که توسط جو اطراف جذب می شود، برای آشکارسازهای شعله با استفاده از این فناوری آلارم کاذب ایجاد نخواهد کرد.
شرکت گنجینه پاوان؛ مشاور، طراح، تامین کننده و مجری سیستم F&G در صنعت نفت و گاز
شرکت گنجینه پاوان خدمات مشاوره، طراحی، تامین، اجرا، یکپارچه سازی، راه اندازی و نگهداری را در حوزه ایمنی، اعلام و اطفای حریق صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و پالایش ارائه می دهد.
از پروژه های گنجینه پاوان در این زمینه می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- شرکت خطوط لوله و مخابرات نفت ایران
- پتروشیمی بندر امام (بسباران)
- پتروشیمی بیستون
- شرکت پالایش نفت لاوان
- شرکت متانول کاوه
برای دریافت مشاوره رایگان در زمینه طراحی، تامین و اجرای انواع پروژه های ایمنی و حفاظت از حریق در صنایع مختلف از جمله نفت، گاز و پتروشیمی هم اکنون با متخصصات خبره ما در گنجینه پاوان تماس بگیرید.
منابع:
