Mescolare flussi ad alta e bassa pressione o composizioni di gas ricchi e magri costringe a compromessi progettuali che possono portare a punte di flare sovradimensionate, combustione instabile e costi di utenze più elevati. In alcuni casi, i compromessi portano alla fuga di gas non bruciati, fumo involontario o addirittura fiamme visibili, problemi che mettono a rischio la conformità normativa e la sicurezza del personale.

Questo articolo esplora i fondamenti della progettazione delle flare, i rischi della consolidazione delle colletture e come un'analisi del costo totale di proprietà (TCO) possa guidare decisioni più intelligenti sui sistemi flare.

Fondamenti della progettazione delle fiammate

I flare devono essere robusti, affidabili e in grado di gestire ampie variazioni nelle proprietà dei gas di scarto. Tre requisiti fondamentali guidano la progettazione della fiammatura:

  1. Capacità
    • idraulica La torcia deve avere sufficiente capacità per alleviare i flussi dell'impianto senza sovraccaricare le apparecchiature a monte.
    • Se le sorgenti a bassa e alta pressione condividono un intestatore, la massima contropressione dovrebbe essere impostata dalla sorgente con la classifica più bassa, potenzialmente forzando progetti sovradimensionati.
  2. Combustione
    • stabile I gas di scarto devono bruciare su tutto il loro intervallo operativo.
      • I
    • gas magri (<~800 Btu/scf) richiedono aree di uscita maggiori o arricchimenti per rimanere entro i limiti di infiammabilità.
    • I gas ricchi beneficiano di velocità più elevate ma possono richiedere un supporto (aria, vapore o gas combustibile) per rimanere senza fumo.
  3. Standard di conformità
    • normativa come 40 CFR 63.670 e 60.18 stabiliscono limiti sulla velocità di uscita del flare, NHVcz (valore termico netto nella zona di combustione), fiamma visibile, fumo, rumore e radiazioni.
    • La mancata conformità può portare a multe, violazioni sulle emissioni, lamentele della comunità o rischi per la sicurezza.

Quando a differenza delle sorgenti sono combinate, la dimensionamento della fiammatura deve accogliere il flusso di gas a bassa pressione e il flusso di gas più magra. Questo spesso porta a punte di flare sovradimensionate, requisiti di arricchimento più elevati e un aumento dell'uso di supporti multimediali.

Rischi di combinare sorgenti dissimili

Inefficienze

    operative
  • Le punte delle flare sovradimensionate richiedono più supporto e sono più soggette a bruciatura interna, riducendo così la durata dell'apparecchiatura.
  • Un basso turndown porta a spreco di utenze, poiché il flusso di media di supporto non può essere ridotto efficacemente a bassi tassi di flare.
  • Le punte di flare più grandi richiedono strutture più robuste per resistere a carichi morti e vento.

Pericoli di transizione

Le transizioni tra eventi di flare sono particolarmente problematiche nelle fiammate a terra

:
  • Evento inclinato dopo la ricchezza: Se il collettore contiene gas ricco e inizia un sollievo magre, i bruciatori magri ricevono per primi gas ricco, causando fiamme lunghe e fumo fino all'arrivo del gas magra.
  • Evento ricco dopo la magra: Se il gas ricco segue il rilievo magro, l'intestatore inizialmente alimenta il gas magro ai bruciatori ricchi. Il gas magro non può accendersi, portando a una ventilazione non accesa finché la composizione non si stabilizza.
  • Sollievi simultanei: Bassi flussi possono causare fiamme lunghe e fumo, mentre portate più elevate possono liberare gas magro attraverso punte ad alta pressione fino a raggiungere abbastanza miscele di gas ricco per l'accensione.

Questi scenari rischiano la non conformità ambientale, emissioni visibili ed esposizione del personale particolarmente pericolosa durante le fiammate del terreno dove avviene la ventilazione a terra.

Costo totale di proprietà: Economia della separazione Sebbene

la consolidazione riduca le tubazioni iniziali, un'analisi TCO può mostrare che la separazione ripaga la separazione:

Caso delle fiammature

  • elevate Esempio di Caso di Flare elevato separato ha eliminato completamente l'assistenza al vapore.
  • Gas naturale (pilota/purga): $3,04/MMBtu.
  • Vapore: $9,39/1.000 libbre.
  • Tubazioni a vapore isolante: $30/ft (4"), $60/ft (8").
  • Tubazione del coperchio di grande diametro: $4/lb.
  • Risultato: CAPEX iniziale più elevato, ma risparmi continui sulle utenze compensano i costi. Ritorsione tra ~5 anni.

Schermature a terra multipunto (MPGF)

  • Scatola tipica MPGF: $10–15MM.
  • Aggiunta una testa da 24" (3.000 ft): ~$500.000 (~3,5–5% del costo totale).
  • Nessun risparmio continuo nelle utenze, ma la separazione impedisce l'arricchimento del gas magro fino a 800 Btu/scf, che può superare la capacità dell'infrastruttura del gas combustibile per impianto.
  • Vantaggio: operazioni più sicure e manutenzione più semplice, in particolare per esplosioni di imbarcazioni o casi a bassa pressione.

Linee guida pratiche per il raggruppamento

John Zink raccomanda di applicare le seguenti guardrail progettuali:

  • Raggruppare sorgenti con valori termici e pressioni simili.
  • Ricco e magro in punte a bassa pressione possono essere combinati solo se il flusso magro (più l'arricchimento) corrisponde <al 15% del maggior volume di flusso ricco.
  • Non essere ricco e magro in MPGF.
  • Non raggruppare sorgenti ad alta e bassa pressione se sono possibili rilievi simultanei.

Lista di controllo rapida

  • Fonti hanno pressioni simili e NHV?
  • Combinare richiederà punte sovradimensionate o tassi di arricchimento più alti?
  • Gli eventi di transizione potrebbero causare sfogo o fumo?
  • Le utility dell'impianto possono gestire una domanda aggiuntiva di vapore/arricchimento?
  • Il progetto è conforme al 40 CFR 63.670?

Glossario

  • NHVcz(Valore Termico Net nella Zona di Combustione): Valore termico minimo richiesto per una combustione stabile secondo le normative statunitensi.
  • Supporto Supporto: Vapore, aria o gas combustibile utilizzati per migliorare la capacità di combustione senza fumo.
  • Internal Burning: Fiamma stabilizzata all'interno di una punta di flare, con una durata durata più breve e un maggiore consumo di utilità.

Conclusione

Il consolidamento delle header Flare può far risparmiare denaro inizialmente, ma spesso crea rischi e costi a lungo termine maggiori. Punte sovradimensionate, combustione instabile e rischi di transizione possono compromettere la conformità e la sicurezza, aumentando al contempo il consumo di utenze.

Valutando precocemente le fonti di soccorso e separando i flussi diversi, gli operatori possono:

  • Migliorare i margini di sicurezza.
  • Domanda di utenze più bassa.
  • Semplifica la manutenzione.
  • Raggiungere la conformità alle normative ambientali.

Nei sistemi a flare elevato, la separazione può riportare i risparmi di utilità in un periodo di tempo ragionevole . Per gli MPGF, il costo aggiuntivo del collettore rappresenta un modesto premio per un sistema più sicuro e affidabile.

Da John Zink, aiutiamo i clienti a progettare sistemi di flare che bilanciano sicurezza, efficienza, conformità e costo totale di proprietà.

Pronto a valutare il design del tuo collettore a flare? Contatta John Zink per fissare una valutazione del rischio di sistema e del TCO.