راهنمای سیستم فلر: شراره های صنعتی چگونه کار می کنند و چگونه طراحی می شوند

A سیستم شعله ور شبکه لوله‌کشی و تجهیزاتی است که گاز آزاد شده از شیرهای فشار شکن، شیرهای دمنده و دریچه‌های فرآیند را جمع‌آوری می‌کند و با سوزاندن آن در نقطه‌ای کنترل‌شده و مرتفع دور از پرسنل و تجهیزات، با خیال راحت آن را دفع می‌کند. به این دلیل وجود دارد که تخلیه گازهای قابل اشتعال یا سمی مستقیم به اتمسفر به ندرت قابل قبول است - یک سیستم شعله ور آنچه را که در غیر این صورت یک انتشار غیرقابل کنترل بود به یک رویداد احتراق تحت نظارت تبدیل می کند. حداقل، یک سیستم به درستی طراحی شده شامل یک هدر جمع آوری، یک درام ضربه ای برای حذف مایع، یک آب بند آب برای جلوگیری از فلاش بک، و یک نوک شعله ور یا پشته ای که در آن احتراق واقعاً اتفاق می افتد .

این پاسخ کوتاه است. بخش‌های زیر به این موضوع می‌پردازد که چگونه هر جزء جایگاه خود را در طراحی به دست می‌آورد، چه استانداردهایی در واقع بر اندازه‌بندی حاکم است، چرا عملیات بدون دود به تجهیزات اضافی نیاز دارد، و زمانی که اقتصاد به جای سوزاندن گاز، بازیابی گاز را ترجیح می‌دهد.

اجزای اصلی و آنچه که هر کدام در واقع انجام می دهند

یک سیستم شعله ور یک تکه تجهیزات نیست، بلکه زنجیره ای از اجزا است و نادیده گرفتن هر یک از آنها یک حالت خرابی خاص و مستند ایجاد می کند. مسئولیت هر بخش به شرح زیر است:

درام ناک اوت سزاوار توجه ویژه است زیرا در هر سیستم شعله ور اجباری است، نه ارتقاء اختیاری. دستورالعمل صنعت خواستار حذف قطرات مایع تا اندازه ذرات مشخص شده قبل از رسیدن گاز به نوک آن است - معمولاً در برد 300 تا 600 میکرون - از آنجایی که قطرات بزرگتر به طور تمیز نمی سوزند و در عوض به صورت مایع شعله ور می ریزند، خطری که در صنعت به آن "باران سوزان" می گویند. استانداردهای طراحی معمولاً نیاز دارند 20 تا 30 دقیقه ظرفیت نگهداری مایع در درام، به اپراتورها یک پنجره واقعی برای تشخیص وضعیت ناراحت کننده و انجام اقدامات اصلاحی قبل از پر شدن درام می دهد.

Flares در مقابل زمین: انتخاب پیکربندی مناسب

هر شعله ای شبیه پشته بلندی نیست که اکثر مردم تصویر می کنند. انتخاب بین طراحی مرتفع و نصب شده روی زمین به فضا، الزامات دید و میزان گاز مورد نیاز سیستم برای اداره کردن بستگی دارد.

شراره های بالا

اینها نقطه احتراق را بالاتر از درجه قرار می دهند و از خود ارتفاع به عنوان کنترل ایمنی اولیه استفاده می کنند - هر چه شعله از زمین دورتر باشد، شدت گرمای تشعشعی توسط پرسنل پایین تر احساس می شود. سازه‌های تکیه‌گاه با ارتفاع مقیاس می‌شوند: پشته‌های خود نگهدار معمولاً تا حدود ۲۵۰ فوت استفاده می‌شوند، سازه‌های تکیه‌گاه به طور مفید تا حدود ۴۰۰ فوت گسترش می‌یابند، و طرح‌های گاید می‌توانند تا حدود ۶۰۰ فوت پیش از نیاز به یک سازه تکیه‌گاه بتنی کامل برسند.

شراره های زمینی

اینها احتراق را در سطح درجه درجه یا نزدیک به آن حفظ می کنند، معمولاً در داخل یک محفظه، و معمولاً در مواردی که شعله را از دید عموم دور نگه می دارند - در نزدیکی مناطق مسکونی، فرودگاه ها، یا مکان هایی با مقررات سخت بصری یا سر و صدا ترجیح داده می شوند. طرح‌های شعله‌های زمینی چند نقطه‌ای با تقسیم احتراق بر روی آرایه‌های مشعل چند مرحله‌ای به جای یک شعله بزرگ، حجم بزرگ گاز را کنترل می‌کنند، که همچنین عملکرد بدون دود را در محدوده جریان وسیع‌تری بهبود می‌بخشد.

چرا عملیات بدون دود به تجهیزات اضافی نیاز دارد؟

یک شراره که به خودی خود بسوزد، به خصوص با هیدروکربن های سنگین تر، تمایل به دود دارد - احتراق ناقص ذرات کربن سیاه و سفید را در ستون بر جای می گذارد. محدودیت‌های نظارتی در انتشارات مرئی به این معنی است که بیشتر شراره‌های مدرن به مکانیزم کمکی نیاز دارند تا در محدوده جریان کامل خود بسوزند، و سه رویکرد ثابت وجود دارد:

• به کمک بخار بخار را در نوک آن تزریق می کند تا تلاطم را افزایش دهد و هوای احتراق را جذب کند و مخلوط سوخت و هوا را بهبود بخشد. اغلب مقرون به صرفه ترین وسیله کمکی است، اگرچه سطح صدای کلی شعله ور را در مقایسه با طراحی بدون کمک به طور قابل توجهی افزایش می دهد.
• به کمک هوا از هوای اجباری از دمنده‌های اختصاصی استفاده می‌کند که در مکان‌هایی که منبع بخار قابل اطمینان در دسترس یا مقرون به صرفه نیست، مفید است. انواع پرفشار، جت های هوای مافوق صوت را از طریق یک منیفولد نصب شده روی شیشه جلو به منطقه احتراق هدایت می کنند.
• به کمک گاز یک جریان گاز پرفشار مجزا را از طریق یک حلقه محیطی در اطراف نوک آن تزریق می‌کند و بدون وابستگی به بخار یا سیستم کمپرسور هوای اختصاصی به احتراق بدون دود دست می‌یابد.

استانداردهایی که در واقع بر طراحی سیستم فلر حاکم هستند

طراحی سیستم شعله ور تنها به قضاوت مهندسی فردی واگذار نمی شود - استانداردهای صنعتی تثبیت شده ای که همه چیز را از اهداف حذف قطرات تا حداکثر سرعت مجاز گاز در هدر مشخص می کند، کنترل می شود.

• استاندارد API 521 - مرجع اولیه برای طراحی سیستم کاهش فشار و کاهش فشار، پوشش اندازه درام حذفی، محدودیت‌های سرعت هدر، و محاسبات ارتفاع/تابش پشته شعله‌ور.
• استاندارد API 537 - به طور خاص بر جزئیات فلر برای خدمات عمومی پالایشگاهی و پتروشیمی، از جمله روش دقیق اندازه گیری درام مهر و موم تمرکز می کند.
• API RP 520 - خود دستگاه های کاهش فشار را پوشش می دهد که به سیستم فلر در بالادست هدر تغذیه می کنند.
• NFPA 30 - زمینه کد آتش همراه را، به ویژه برای تاسیسات غیر پالایشگاهی، فراهم می کند.

دو محدودیت عددی از API 521 به طور مداوم در عمل مشاهده می شود: سرعت گاز سرصفحه عموماً در حد محدود است. عدد ماخ حداکثر 0.7، با ترجیح 0.5 برای جلوگیری از خستگی صوتی در لوله کشی در طول زمان، و خود هدر شعله ور معمولاً با حداقل نسبت حدود شیب دارد. 1:450 بنابراین هر مایع تغلیظ شده به جای جمع شدن در نقاط پایین در طول دویدن، به طور مداوم به سمت درام حذفی تخلیه می شود.

بازیابی گاز مشعل: وقتی سوزاندن گاز بهترین گزینه نیست

وظیفه یک سیستم شعله ور دفع ایمن است، نه لزوماً دفع با احتراق هر بار. برای جریان‌های امدادی مستمر یا معمول - بر خلاف رویدادهای اضطراری واقعی - بسیاری از امکانات نصب a واحد بازیابی گاز مشعل (FGRU) که گاز را می گیرد، فشرده می کند و به جای سوزاندن، آن را به سیستم گاز سوخت نیروگاه هدایت می کند.

مورد اقتصادی روی کاغذ ساده است: گاز بازیافتی مستقیماً گاز سوختی را جبران می‌کند که در غیر این صورت تأسیسات مجبور به خرید یا تولید می‌شد، و کاهش شعله‌ور شدن مداوم همچنین قرار گرفتن در معرض مقررات محلی کیفیت هوا و انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش می‌دهد. اینکه آیا یک FGRU هزینه خود را پرداخت می کند تا حد زیادی به حجم و قوام گاز مشعل معمول درگیر بستگی دارد، به همین دلیل است که یک مطالعه امکان سنجی مناسب - ارزیابی هزینه سیستم در برابر ارزش گاز بازیافتی - یک عمل استاندارد قبل از تعهد به سرمایه گذاری است، به جای اینکه فرض کنیم بازیابی به طور خودکار در هر سایتی ارزشمند است.

روش های تعمیر و نگهداری که سیستم شعله ور را قابل اعتماد نگه می دارد

سیستم شعله ور زیرساخت ایمنی است که باید در لحظه ای که واقعاً به آن نیاز است به درستی کار کند، اغلب پس از دوره های طولانی استفاده حداقلی - که باعث می شود تعمیر و نگهداری مداوم نظم متفاوتی نسبت به نگهداری تجهیزاتی که به طور مداوم کار می کنند و به تدریج فرسوده می شوند، داشته باشد.

• نظارت مستمر پایلوت: شعله آزمایشی باید همیشه روشن بماند، بنابراین هر گاز کمکی به جای انباشته شدن بدون اشتعال، فورا مشتعل می شود، و اکثر تاسیسات این موضوع را از یک اتاق کنترل در تمام ساعات شبانه روز کنترل می کنند.
• بازرسی دوره ای خطوط انتقال گاز: بررسی نشتی در امتداد هدر و اتصالات قبل از تبدیل شدن به یک منبع بزرگتر یا منبع انتشار فرار.
• تمیز کردن پشته فلر و نوک: از بین بردن رسوبات و تجمعات کربنی که در طول زمان انباشته می شوند و می توانند راندمان احتراق را کاهش دهند یا نازل های کمکی هوا را مسدود کنند.
• کالیبراسیون ابزار نظارت: گیج‌های فشار و دما در طول زمان تغییر می‌کنند و خوانش‌های نادرست توانایی اپراتور را برای تشخیص زودهنگام ناراحتی در حال رشد تضعیف می‌کند.
• بررسی جریان گاز تصفیه: تأیید می کند که سیستم دارای نرخ پاکسازی مثبتی است که برای جلوگیری از مهاجرت هوا به هدر کافی است، به ویژه در شرایط کم جریان یا راه اندازی.

چک لیست سریع قبل از تعیین سیستم شعله ور

چه در حال بررسی یک طراحی جدید و چه ممیزی یک نصب موجود، این سؤالات نکاتی را پوشش می‌دهند که احتمالاً کمتر مشخص شده یا نادیده گرفته می‌شوند:

• آیا اندازه درام حذفی برای بدترین سناریوی واقعی امداد مایع در تأسیسات است؟ نه فقط جریان عملیاتی معمولی؟
• آیا هدر شیب پیوسته به درام حذفی را حفظ می کند؟ اجتناب از نقاط پایینی که مایعات می توانند جمع شوند و منجمد شوند یا جمع شوند؟
• آیا روش کمکی (بخار، هوا یا گاز) با ابزاری که سایت می تواند به طور قابل اعتماد عرضه کند مطابقت دارد بلند مدت، نه فقط ارزان ترین گزینه در نصب؟
• آیا مطالعه امکان سنجی بازیافت گاز مشعل اجرا شده است اگر تاسیسات به طور منظم شعله ور شدن معمولی و غیر اضطراری را تجربه کند؟
• آیا نظارت آزمایشی و سیستم های گاز تصفیه به عنوان بخشی از تعمیر و نگهداری معمول تأیید شده است؟ به جای اینکه فقط بعد از یک حادثه بازرسی شود؟