Смешивание потоков высокого и низкого давления или богатых и бедных газовых составов приводит к компромиссам в конструкции, что может привести к увеличенным наконечникам вспышки, нестабильному горению и повышению затрат на коммунальные услуги. В некоторых случаях эти компромиссы приводят к выделению несгоревшего газа, непреднамеренному курению или даже видимому пламени — проблемах, которые ставят под угрозу соблюдение нормативных требований и безопасность персонала.

В этой статье рассматриваются основы проектирования факелов, риски консолидации заголовков и то, как анализ общей стоимости владения (TCO) может направлять решения по более умной системе вспышки

.

Основы проектирования вспышки

Вспышки должны быть надёжными, надёжными и способными выдерживать значительные вариации свойств отходящих газов. Три основных требования: Конструкция двигателей факелов:

  1. Гидравлическая
    • мощность. Вспышка должна обладать достаточной пропускной способностью для снижения потоков на заводе без чрезмерного давления оборудования в верхнем потоке.
    • Если источники низкого и высокого давления имеют общий коллектор, максимальное обратное давление должно устанавливаться источником с наименьшим рейтингом, потенциально вынуждающим конструкции с увеличенным
    2. размером.
  2. Стабильные
    • отходы сгорания должны сгорать по всему рабочему диапазону.
    • Бедные газы (<~800 Btu/scf) требуют больших выходных площадей или обогащения, чтобы оставаться в пределах горимости.
    • Богатые газы получают выгоду от более высокой скорости, но могут потребовать вспомогательных сред (воздух, пар или топливный газ), чтобы оставаться без дыма.
  3. Стандарты соответствия нормативным
    • требованиям, такие как 40 CFR 63.670 и 60.18, устанавливают ограничения на скорость выхода вспышки, NHVcz (чистое значение нагрева в зоне горения), видимое пламя, дым, шум и излучение.
    • Несоблюдение требований может привести к штрафам, нарушениям нормы выбросов, жалобам сообщества или рискам безопасности.

Когда разные источники объединяются, размеры вспышки должны учитывать поток газа с минимальным давлением и самым бедным. Это часто приводит к увеличенным наконечникам факелов, повышению требований к обогащению и увеличению использования вспомогательных носителей.

Риски комбинирования различных источников

Операционные неэффективности

  • Большие наконечники сигнальной ракеты требуют больше вспомогательных материалов и чаще подвержены внутреннему выгоранию, что сокращает срок службы оборудования
    • .
  • Плохое отключение приводит к потере коммуникаций, поскольку поток вспомогательных материалов нельзя эффективно сократить при низких скоростях вспышки
    • .
  • Более крупные наконечники ракет требуют прочных конструкций, чтобы выдерживать мёртвую нагрузку и ветер
.

Переходные опасности

Переходы между событиями вспышки особенно проблематични при поэтапных наземных вспышках:

  • Бедно-по-богатое событие: Если в коллекторе содержится богатый газ и начинается бедный рельеф, бедные горелки сначала получают богатый газ, вызывая длительное пламя и дым, пока не появляется бедный газ.
  • Событие с насыщенным после обедения: если за бедным рельефом идёт богатый газ, коллектор изначально подает бедный газ на богатые горелки. Бедный газ не может воспламениться, что приводит к незажжённому вентиляции до стабилизации состава
    • .
  • Одновременные сбросы: низкие расходы могут вызывать длительное пламя и дымление, а более высокие расходы могут выпускать бедный газ через наконечники высокого давления, пока не смешается достаточное количество богатого газа для воспламенения
.

Эти сценарии несут риск экологического нарушения, видимых выбросов и воздействия персонала , особенно опасных в наземных факелах, где вентиляция происходит на уровне

.

Общая стоимость владения: экономика разделения Хотя

консолидация снижает первоначальные трубопроводы, анализ TCO показывает , что разделение окупается:

Пример случая с
  • повышенными вспышками: отдельная система повышенной вспышки полностью исключала паровую помощь
    • .
  • Природный газ (пилот/очистка): $3.04/MMBtu.
  • Пар: $9.39/1,000 фунтов.
  • Изолированные паровые трубы: $30/фут (4"), $60/фут (8").
  • Крупнокалиберная труба: $4/фунт
    • .
  • Результат: Выше начальный капитальный капитальный расход, но постоянная экономия коммунальных услуг компенсирует расходы. Расплата через ~5 лет.

Многоточечные наземные факелы (MPGF)

  • Типичная коробка MPGF: $10–15MM
    • .
  • Добавлен 24" коллектор (3 000 футов): ~$500,000 (~3,5–5% от общей стоимости).
  • Нет текущих сбережений на коммунальных предприятиях, но разделение предотвращает обогащение бедного газа до 800 Btu/scf, что может превысить мощность инфраструктуры топливного газа для заводов
    • .
  • Преимущество: более безопасная эксплуатация и более простое обслуживание, особенно при обходах судна или при низком давлении.

Практические рекомендации по группированию

Джон Зинк рекомендует применять следующие конструкционные ограничения:

  • Группировать источники с похожими значениями нагрева и давлением
    • .
  • Богатые и бедные в низконапорных наконечниках можно объединить только в том случае, если бедный поток (плюс обогащение) составляет <15% от самого большого богатого объёма потока.
  • Donotgroup богата и скудна на MPGF.
  • Не группируйте источники высокого и низкого давления, если возможны одновременные разгрузки.

Краткий список справок. Есть

ли
  • у источников похожее давление и NHV?
  • Потребуются ли для комбинирования большие чаевые или более высокие темпы обогащения?
  • Могут ли переходные события вызвать эмоцыйное выживание или курение?
  • Могут ли электростанции справиться с увеличенным спросом на пар и обогащение?
  • Соответствует ли дизайн 40 CFR 63.670?

Глоссарий

  • NHVcz(Чистое значение нагрева в зоне горения): минимальное значение нагрева, необходимое для стабильного горения согласно правилам США.
  • Вспомогательные носители: пар, воздух или топливный газ, используемый для улучшения бездымной горящей способности.
  • Internal Burning: Пламя стабилизировано внутри наконечника факела, что приводит к сокращению срока службы и большему расходу полезности.

Заключение

Консолидация заголовков Flare-заголовков может сэкономить деньги на начале, но часто создаёт более крупные долгосрочные риски и затраты. Слишком большие насадки, нестабильное сгорание и опасности перехода могут нарушить соответствие и безопасность, а также увеличить потребление электроэнергии.

Благодаря ранней оценке источников помощи и разделению различных потоков, операторы могут:

  • Повысить запасы безопасности.
  • Снижение спроса на коммунальные услуги.
  • Упростите обслуживание.
  • Соблюдать экологические нормы.

В системах с повышенным уровнем вспышки разделение может окупиться экономией коммунальных услуг в разумные сроки. Для MPGF дополнительная стоимость разъёма — это скромная премия ради более безопасной и надёжной системы.

В John Zink мы помогаем клиентам разрабатывать системы вспышки, которые балансируют безопасность, эффективность, соответствие требованиям и общую стоимость владения.

Готовы оценить дизайн разъёма факела? Свяжитесь с Джоном Зинком для назначения оценки рисков системы и TCO.