A system płomieni to sieć rurociągów i urządzeń, która zbiera gaz uwolniony z ciśnieniowych zaworów nadmiarowych, zaworów odmulających i otworów procesowych i bezpiecznie usuwa go poprzez spalenie w kontrolowanym, podwyższonym miejscu, z dala od personelu i sprzętu. Dzieje się tak, ponieważ rzadko akceptowalne jest odprowadzanie łatwopalnego lub toksycznego gazu bezpośrednio do atmosfery — system pochodni przekształca to, co w przeciwnym razie byłoby niekontrolowanym uwolnieniem, w monitorowane zdarzenie spalania. Prawidłowo zaprojektowany system obejmuje co najmniej: kolektor zbiorczy, bęben wybijany do usuwania cieczy, uszczelnienie wodne blokujące cofanie się płomienia oraz końcówkę lub komin pochodni, w którym faktycznie zachodzi spalanie .
To krótka odpowiedź. W poniższych sekcjach szczegółowo omówiono, w jaki sposób każdy komponent zyskuje swoje miejsce w projekcie, jakie standardy faktycznie regulują dobór rozmiarów, dlaczego praca bezdymna wymaga dodatkowego sprzętu i kiedy ekonomia sprzyja odzyskiwaniu gazu zamiast jego spalania.
System pochodni nie jest pojedynczym elementem wyposażenia — jest to łańcuch komponentów i pominięcie któregokolwiek z nich powoduje powstanie specyficznego, dobrze udokumentowanego trybu awarii. Oto za co odpowiedzialna jest każda część:
| Komponent | Funkcja | Co się stanie, jeśli go zabraknie lub będzie on niewymiarowy |
|---|---|---|
| Nagłówek kolekcji | Kieruje gaz nadmiarowy z zaworów i otworów wentylacyjnych do pochodni | Nadmierne przeciwciśnienie na urządzeniach odciążających, martwe nogi, pułapki na ciecze |
| Bęben nokautowy (KO). | Usuwa porwane kropelki cieczy, zanim gaz dotrze do końcówki pochodni | Przenoszenie cieczy na końcówkę, niestabilny płomień, „palący deszcz” |
| Bęben z uszczelnieniem wodnym | Blokuje rozprzestrzenianie się płomienia z powrotem do kolektora | Ryzyko cofnięcia się płomienia do systemu rurociągów procesowych |
| Stos flary lub końcówka | Punkt kontrolowanego spalania, podwyższony w celu zapewnienia bezpiecznej odległości ciepła promieniowania | Nadmierne narażenie personelu na promieniowanie przyziemne |
| Układ pilota i zapłonu | Utrzymuje ciągły płomień, dzięki czemu gaz nadmiarowy zapala się niezawodnie | Uwolnienie niezapalonego gazu podczas akcji ratunkowej |
| Przeczyścić dopływ gazu | Utrzymuje powietrze z dala od kolektora, aby zapobiec tworzeniu się wewnętrznych mieszanin wybuchowych | Ryzyko wewnętrznej detonacji podczas rozruchu lub w okresach niskiego przepływu |
Bęben wybijany zasługuje na szczególną uwagę, ponieważ jest obowiązkowy w każdym systemie flar, a nie opcjonalnym ulepszeniem. Wytyczne branżowe wymagają usuwania kropelek cieczy do określonej wielkości cząstek, zanim gaz dotrze do końcówki – zwykle w Zakres od 300 do 600 mikronów — ponieważ większe kropelki nie spalają się czysto i zamiast tego opadają w postaci płonącej cieczy, co jest zagrożeniem określanym w branży jako „palący deszcz”. Standardy projektowe zazwyczaj tego wymagają 20 do 30 minut zdolności zatrzymywania cieczy w bębnie, dając operatorom realne możliwości zdiagnozowania stanu krytycznego i podjęcia działań naprawczych przed napełnieniem bębna.
Nie każdy rozbłysk wygląda jak wysoki stos, jaki większość ludzi sobie wyobraża. Wybór pomiędzy konstrukcją podwyższoną a konstrukcją naziemną sprowadza się do przestrzeni, wymagań dotyczących widoczności i ilości gazu, jaki system musi obsłużyć.
Umieszczają one punkt spalania wysoko nad poziomem gruntu, wykorzystując samą wysokość jako główny element kontroli bezpieczeństwa — im dalej płomień znajduje się od ziemi, tym niższa jest intensywność ciepła promieniowania odczuwanego przez personel poniżej. Konstrukcje wsporcze skalują się wraz z wysokością: samonośne stosy są zwykle używane do wysokości około 250 stóp, konstrukcje wsparte na żurawiach rozciągają się do około 400 stóp, a konstrukcje z odciągami mogą sięgać do około 600 stóp, zanim konieczna stanie się pełna betonowa konstrukcja nośna.
Utrzymują one spalanie na poziomie lub blisko poziomu, zwykle wewnątrz obudowy, i są generalnie preferowane tam, gdzie ważne jest, aby płomień był niewidoczny dla publiczności – w pobliżu obszarów mieszkalnych, lotnisk lub miejsc, w których obowiązują surowe przepisy dotyczące widoczności lub hałasu. Konstrukcje wielopunktowych pochodni doziemnych radzą sobie z dużymi objętościami gazu poprzez rozdzielenie spalania na wiele stopniowanych układów palników, a nie na jeden duży płomień, co również poprawia wydajność bezdymną w szerszym zakresie przepływu.
Porcja pozostawiona do samoistnego spalenia, szczególnie w przypadku cięższych węglowodorów, ma tendencję do dymienia — niepełne spalanie pozostawia w smugach widoczne cząsteczki czarnego węgla. Regulacyjne limity emisji widzialnych oznaczają, że większość nowoczesnych pochodni potrzebuje mechanizmu wspomagającego, aby zapewnić czyste spalanie w całym zakresie przepływu. Istnieją trzy ustalone podejścia:
Metoda wspomagania to nie tylko pole wyboru emisji — wpływa na hałas, zapotrzebowanie na media i obciążenie konserwacyjne przez cały okres eksploatacji systemu. Asystent pary jest powszechny tam, gdzie w obiekcie działa już sieć pary na potrzeby innych procesów, ponieważ koszt przyrostowy jest niski; wspomaganie powietrza staje się bardziej atrakcyjne w lokalizacjach pozbawionych infrastruktury parowej, pomimo dodatkowych kosztów dedykowanych dmuchaw i sprężarek. Wybór oparty wyłącznie na początkowych kosztach kapitałowych, bez uwzględnienia tego, w jakim narzędziu dana placówka ma już wolne moce produkcyjne, jest jednym z najczęstszych błędów projektowych.
Projekt systemu pochodni nie jest pozostawiony wyłącznie indywidualnej ocenie inżynierów — podlega ustalonym standardom branżowym, które określają wszystko, od celów usuwania kropel po maksymalną dopuszczalną prędkość gazu w kolektorze.
W praktyce stale pojawiają się dwa ograniczenia liczbowe z API 521: prędkość gazu w komorze jest zazwyczaj ograniczona do a Liczba Macha maksymalnie 0,7, preferowana 0,5 aby uniknąć zmęczenia akustycznego rurociągu w miarę upływu czasu, a sama głowica kielichowa jest zwykle nachylona o minimalny współczynnik około 1:450 tak aby wszelka skroplona ciecz spływała w sposób ciągły z powrotem do bębna wypychającego, zamiast gromadzić się w nisko położonych miejscach wzdłuż biegu.
Zadaniem systemu pochodni jest bezpieczne usuwanie, niekoniecznie każdorazowe spalanie. W przypadku ciągłych lub rutynowych przepływów pomocy – w przeciwieństwie do prawdziwych zdarzeń awaryjnych – wiele obiektów instaluje: Jednostka odzyskiwania gazu z pochodni (FGRU) który wychwytuje gaz, spręża go i kieruje z powrotem do układu paliwowo-gazowego zakładu, zamiast go spalać.
Sprawa ekonomiczna na papierze jest prosta: odzyskany gaz bezpośrednio kompensuje gaz paliwowy, który zakład musiałby w przeciwnym razie zakupić lub wytworzyć, a ograniczenie ciągłego spalania na pochodniach zmniejsza również narażenie na coraz bardziej rygorystyczne lokalne przepisy dotyczące jakości powietrza i emisji. To, czy FGRU się zwróci, zależy w dużej mierze od ilości i konsystencji rutynowego gazu pochodniowego, dlatego też przed podjęciem inwestycji standardową praktyką jest odpowiednie studium wykonalności – oceniające koszt systemu w stosunku do wartości odzyskanego gazu – zamiast zakładać, że odzysk jest automatycznie opłacalny w każdym miejscu.
System pochodni to infrastruktura bezpieczeństwa, która musi działać prawidłowo w momencie, gdy jest rzeczywiście potrzebna, często po długich okresach minimalnego użytkowania, co sprawia, że bieżąca konserwacja to inna dyscyplina niż konserwacja sprzętu, który działa nieprzerwanie i wykazuje stopniowe zużycie.
Niezależnie od tego, czy chodzi o przegląd nowego projektu, czy audyt istniejącej instalacji, pytania te dotyczą punktów, które najprawdopodobniej zostaną niedoprecyzowane lub przeoczone:
Producenci OEM/ODM wysokowydajnych urządzeń spalania i urządzeń termicznych
