فلر چگونه کار می کند؟ راهنمای کامل سیستم های شراره صنعتی و عملیات

در یک پالایشگاه یا کارخانه پتروشیمی، سیستم فلر به عنوان آخرین خط دفاعی برای رعایت ایمنی و رعایت محیط زیست است. هنگامی که اختلالات فرآیند، خاموش شدن تعمیر و نگهداری، یا رویدادهای امداد اضطراری رخ می دهد، گازهای قابل اشتعال باید به سرعت و ایمن دفع شوند - نه اینکه در جو آزاد شوند. یک سیستم شعله ور صنعتی دقیقاً این کار را انجام می دهد: گازهای هیدروکربنی اضافی را در دمای بالا جمع آوری، انتقال و می سوزاند و آنها را به محصولات احتراق کمتر مضر تبدیل می کند. در اینجا نحوه عملکرد آن است که با اصل اساسی شروع می شود و در هر مرحله از عملیات حرکت می کند.

اصل اصلی: اکسیداسیون کنترل شده در دمای بالا

فلر صنعتی بر اساس اصل اکسیداسیون در دمای بالا عمل می کند. گازهای قابل احتراق - عمدتاً هیدروکربن ها، ترکیبات آلی فرار (VOCs) و گاهی هیدروژن یا مونوکسید کربن - با هوا (یا اکسیژن) مخلوط شده و مشتعل می شوند. شعله حاصل معمولاً دمایی بین 1000 درجه سانتیگراد تا 1200 درجه سانتیگراد حفظ می کند که تضمین می کند که حداقل 98٪ از هیدروکربن ها به دی اکسید کربن (CO2) و آب (H2O) تبدیل می شوند. این فرآیند به طور موثر اجزای مضری را که در غیر این صورت خطرات آتش سوزی، انفجار یا سمیت ایجاد می کنند، از بین می برد.

سیستم چگونه گاز را جمع آوری و آماده می کند

قبل از اینکه هر شعله ای ظاهر شود، سیستم شعله ور باید گازها را از چندین منبع در سراسر یک تاسیسات جمع آوری کند. شیرهای کمکی، دریچه‌های دمنده و خطوط هواکش وارد یک هدر اصلی جمع‌آوری می‌شوند - یک لوله با قطر بزرگ که به پشته فلر می‌رود. در طول مسیر، یک درام ضربه‌ای، قطرات مایع (هیدروکربن‌های متراکم، آب یا مایعات حباب‌شده) را از جریان گاز جدا می‌کند. حذف مایع بسیار مهم است: قطرات می توانند باعث ناپایداری شعله، دود کردن سیگار و حتی آسیب به نوک شعله شوند. درام ناک اوت معمولاً از گرانش یا یک پد حذف کننده غبار برای دستیابی به جداسازی استفاده می کند. گاز تمیز و خشک سپس تا پشته شعله ور ادامه می یابد.

ملاحظات مهر و موم و پاکسازی گاز

بین درام ضربه ای و نوک فلر، یک آب بند گاز از جریان برگشت هوا به داخل هدر مجموعه جلوگیری می کند. بدون مهر و موم، هوا می تواند با گاز قابل احتراق داخل لوله مخلوط شود و یک مخلوط انفجاری ایجاد کند. یک گاز تصفیه (معمولاً نیتروژن یا گاز طبیعی) به طور مداوم در سیستم جریان می یابد تا فشار مثبت خفیفی را حفظ کند و اطمینان حاصل کند که جریان برگشتی رخ نمی دهد. این جریان ثابت کوچک به دقت کنترل می شود تا ضایعات به حداقل برسد و در عین حال ایمنی حفظ شود.

احتراق و احتراق در نوک شعله

نوک شعله ور انتهای قابل مشاهده سیستم است که در آن احتراق انجام می شود. برای مخلوط کردن گاز با هوا و حفظ شعله پایدار طراحی شده است. مجموعه‌ای از مشعل‌های آزمایشی که با منبع کوچکی از گاز طبیعی یا پروپان سوخت می‌شوند، منبع احتراق دائمی را حفظ می‌کنند. هنگامی که جریان اصلی گاز می رسد، شعله پایلوت فوراً آن را مشتعل می کند. سیستم های مدرن از یک سیستم جرقه زنی جلوی شعله یا جرقه مستقیم برای احتراق مجدد خلبان ها در صورت خاموش شدن استفاده می کنند.

عوامل موثر بر راندمان احتراق

احتراق کامل به سه عنصر سوخت، اکسیژن و دما نیاز دارد. هندسه نوک شعله ور و روشی به نام شعله ور شدن "به کمک بخار" یا "به کمک هوا" اختلاط را افزایش می دهد. در فلرهای با کمک بخار، بخار پرفشار به جریان گاز درست زیر نوک آن تزریق می شود. این هوای محیط را جذب می کند و تلاطم ایجاد می کند، گاز را به قطرات کوچکتر می شکند و تماس اکسیژن با سوخت را بهبود می بخشد. برای عملیات بدون دود، به ویژه با هیدروکربن‌های سنگین، تزریق بخار با تحریک واکنش‌های جابجایی آب-گاز، تشکیل دوده را سرکوب می‌کند. فلرهای با کمک هوا از یک فن یا دمنده برای تامین مستقیم هوای احتراق استفاده می کنند.

انتخاب روش کمکی به ترکیب گاز، سرعت جریان و مقررات محیطی محلی بستگی دارد. به عنوان مثال، پالایشگاهی که نفت خام سنگین را پردازش می‌کند، ممکن است به کمک بخار برای برآوردن محدودیت‌های شفافیت تکیه کند، در حالی که یک کارخانه گاز با گاز طبیعی خشک ممکن است یک فلر ساده لوله باز را اجرا کند.

برای اطمینان از شعله ور شدن قابل اعتماد و سازگار، بسیاری از اپراتورهای صنعتی به یک کامل روی می آورند GeneralFlame Complete Flare System برای ایمنی صنعتی سیستم فلر یکپارچه GeneralFlame را کاوش کنید، که اجزای حمایتی ضروری را فراتر از نوک آن برای کاهش فشار ایمن، انطباق با محیط زیست و تولید پایدار در کارخانه‌های پتروشیمی و زغال‌سنگ ترکیب می‌کند. مشاهده محصول → که این اجزا را در یک راه حل یکپارچه ادغام می کند. سیستم های شعله ور جنرال فلیم شامل درام های ضربه ای، مهر و موم های گاز، مشعل های پیلوت و پانل های کنترلی است که برای عمر طولانی و نگهداری کم طراحی شده اند.

اجزای کلیدی یک سیستم کامل شراره

فراتر از نوک، چندین قسمت پشتیبانی عملکرد ایمن و کارآمد را تضمین می کنند:

• طبل ناک اوت: راب های مایع را که می توانند خلبان را خاموش کنند یا باعث ناپایداری شعله شوند، از بین می برد.
• مهر و موم گاز: از فلاش بک و ورود هوا در دوره های جریان کم جلوگیری می کند.
• سیستم مشعل پایلوت: منبع احتراق مداوم را فراهم می کند. اغلب شامل نظارت ترموکوپل و احتراق خودکار است.
• سیستم جرقه زنی: ممکن است از جرقه زنی، انتشار در جلوی شعله یا تخلیه با انرژی بالا استفاده کنید.
• پشته یا برج شراره: شعله را از پرسنل و تجهیزات زمینی دور می کند. ارتفاع توسط تابش گرما و مدل سازی پراکندگی تعیین می شود.
• کنترل پنل: وضعیت خلبان، حضور شعله، جریان پاکسازی و آلارم ها را نظارت می کند. بسیاری از سیستم های مدرن شامل تله متری از راه دور هستند.
• سیستم تزریق بخار/هوا: برای حفظ عملکرد بدون دود، جریان کمکی را بر اساس نرخ جریان گاز تعدیل می کند.

انواع رایج شراره های صنعتی

سیستم های شعله ور بر اساس پیکربندی و کاربرد دسته بندی می شوند. سه نوع رایج عبارتند از:

• شراره های بالا: یک پشته عمودی با مشعل در بالا. آنها به طور گسترده در پالایشگاه ها و کارخانه های شیمیایی استفاده می شوند زیرا شعله را از تجهیزات زمینی دور نگه می دارند. فلرهای مرتفع می توانند به کمک بخار یا هوا کمک کنند و در هر دو طرح خودپشتیبانی و گیدی عرضه شوند.
• شراره های زمینی: مشعل ها در درجه یا نزدیک به درجه قرار دارند و اغلب توسط یک سپر تشعشع احاطه شده اند. شعله های زمینی ساکت تر هستند و تاثیر بصری کمتری دارند، اما به مساحت زمین بیشتری نیاز دارند. آنها در کارخانه های فرآوری گاز و پایانه های LNG رایج هستند.
• شراره های محصور: محفظه احتراق در یک پوسته فلزی با پوشش نسوز محصور شده است. آنها محتویات حرارتی و بصری کاملی را فراهم می کنند و آنها را برای مکان های نزدیک به مناطق مسکونی یا جاهایی که نویز و نور باید به حداقل برسد مناسب می کنند. فلرهای محصور در برخی از کارخانه های اتیلن و تاسیسات بیوگاز استفاده می شود.

چرا انتخاب های طراحی مهم هستند: ایمنی، انتشار و هزینه

اثربخشی سیستم شعله ور مستقیماً بر ایمنی کارخانه و رعایت مقررات تأثیر می گذارد. اختلاط ضعیف می تواند منجر به سیگار کشیدن مشهود شود که مجوز انتشار گازهای گلخانه ای را نقض می کند. احتراق ناقص، هیدروکربن‌های نسوخته، متان و VOCها را در جو باقی می‌گذارد که به انتشار دود و گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کند. یک سیستم شعله ور به درستی مهندسی شده، راندمان تخریب و حذف (DRE) حداقل 98 درصد و اغلب 99.9 درصد برای ترکیبات آلی خطرناک را به دست می آورد.

یکی دیگر از عوامل حیاتی، نسبت چرخش به پایین است - توانایی کار در محدوده وسیعی از نرخ جریان گاز. در طول یک شرایط اضطراری بزرگ، سیستم باید بار کامل را تحمل کند، در حالی که در شرایط عادی ممکن است فقط جریان خلبان و پاکسازی را ببیند. طرح‌های شعله‌ور که شامل چندین مرحله نوک یا تزریق بخار قابل تنظیم هستند، می‌توانند احتراق پایدار و کم دود را در کل محدوده حفظ کنند.

مقررات زیست‌محیطی در بسیاری از حوزه‌های قضایی در حال حاضر نیاز به نظارت مستمر بر حضور شعله آزمایشی، انتشار قابل مشاهده و گاهی ارزش گرمایش خالص گاز شعله‌ور دارد. کنترل‌کننده‌های شعله‌ور جدیدتر از فلومترها، کروماتوگراف‌های گازی و دوربین‌های مادون قرمز برای تنظیم کمک در زمان واقعی استفاده می‌کنند و مصرف بخار یا هوا را کاهش می‌دهند و در عین حال انطباق را حفظ می‌کنند. برای اطلاعات بیشتر در مورد انتخاب صحیح سیستم، خوانندگان می توانند مقاله مفصل ما را در این مورد بررسی کنند اجزاء، انواع و عملکرد سیستم فلر .

نتیجه گیری

یک سیستم شعله ور صنعتی با جمع آوری گازهای هیدروکربنی زائد، حذف مایعات و سوزاندن آنها در یک شعله کنترل شده با دمای بالا کار می کند که احتراق تقریباً کامل را به دست می آورد. انتخاب طراحی نوک، روش کمکی و اجزای پشتیبانی تعیین می کند که آیا سیستم الزامات ایمنی، محیطی و عملیاتی را برآورده می کند یا خیر. چه در حال برنامه‌ریزی یک نصب جدید یا ارتقاء یک فلر موجود باشید، درک این اصول کار به شما کمک می‌کند درباره قابلیت اطمینان، انتشار گازهای گلخانه‌ای و هزینه بلندمدت تصمیم‌گیری کنید.