Факельные установки являются важнейшими элементами комплексов сбора и подготовки продукции месторождений и на всех производствах переработки углеводородного сырья и нефтехимии. Основное их назначение – аварийное сжигание газа, но в ряде случаев их используют для вынужденного сжигания ценных продуктов – нефтяного газа, конденсата и других продуктов, в том числе вредных отходов производства.
Проектирование факельных установок осуществляется в соответствии с отраслевыми нормами и правилами безопасности и природоохраны. В последние годы требования этих правил значительно возросли, что отразилось на уровне проектирования и конструкций установок, снижении вредных выбросов в атмосферу.
Но положительные тенденции ограничиваются рядом противоречий в этих правилах, если рассматривать факельные установки как системы, из отдельных элементов: факельного трубопровода, факельного сепаратора, факельного ствола с оголовком и системой розжига.
В развитие этих правил появились новые конструкции факельных установок:
- совмещенные с двумя и более стволами высокого и низкого давления;
- с опускающимися стволами;
- горизонтальные;
- передвижные и др.
Факельные трубопроводы проектируются из расчета располагаемого перепада давления и максимальной нагрузки по газу. Диапазон этих показателей на проектируемых объектах весьма широкий и варьирует на стадиях разработки нефтяных месторождений. Например, при снижении добычи нефти и, соответственно, попутного газа недогрузка факельных трубопроводов приводит к накоплению в них жидкости. Эта проблема часто наблюдается в факельных линиях низкого давления.
Из-за ограничений по располагаемому перепаду (обычно до 0,002-0,003 МПа) при заданной протяженности не менее 60 метров расчетные скорости движения газа могут быть ниже скорости выноса жидкости. В этом случае большую роль могут сыграть правильно выбранные уклоны (до и после факельного сепаратора) и непосредственно сами сепараторы.
В качестве факельных сепараторов в проектах принимаются специальные аппараты или нефтегазовые сепараторы типа НГС (по ГП 805), не предназначенные для этой цели. По нашему мнению, конструкция этих аппаратов противоречит правилам и нормам, предъявляемым к факельным системам, так как в этих аппаратах присутствуют входные отбойные элементы и выходные каплеуловители, которые создают вероятность запирания системы и сверхнормативного повышения давления в сепараторах при больших аварийных выбросах или накоплении и сдвиге гидратных пробок. Необходимо иметь в виду, что факельные сепараторы предназначены именно для этих выбросов, а не для очистки газа от капельного уноса. Поэтому применение каплеуловителей в факельных сепараторах не только опасно, но и нецелесообразно. Очистка газа должна производиться в специальных газовых сепараторах на каждой ступени газоотделения.
В нефтепромысловом секторе Россия давно занимает лидирующие позиции в мире по объемам сжигания попутного нефтяного газа. Не секрет, что на многих месторождениях факельные установки эксплуатируются с нарушением оптимальных технологических режимов. Если к этому добавить несовершенство системы розжига и контроля наличия пламени, то необходимо признать, что урон экологической обстановке наносится колоссальный. В сбрасываемых на факел газах можно обнаружить практически все органические и неорганические соединения, которые входят в состав сырой нефти и пластовой воды. Таким образом, при сжигании в окружающую среду выбрасываются самые разнообразные загрязняющие вещества: углеводороды, монооксид углерода, активная сажа, диоксид серы, оксиды азота, соли различных металлов.
