Szenarien für einen Ausfall der Kraftstoffversorgung

Szenario 1. Die Treibstoffleitung ist gerissen, aber der Treibstoffdruck des Piloten kann immer noch aufrechterhalten werden. (Flamme ist auf den Pilotspitzen vorhanden.)

Nicht alle Misserfolge sind gleich. Ein Riss in den Rohrleitungen, aus dem Gas austritt, ist nicht so schwerwiegend wie ein vollständiger Bruch in der Leitung. Je nach Größe des Risses kann es noch möglich sein, den Kraftstoffdruck aufrecht zu erhalten.  Die Aufrechterhaltung des Treibstoffdrucks mit einem gerissenen Rohr kann mehr Treibstofffluss erfordern, aber die Piloten können normal weiterarbeiten. Die Sorge in diesem Szenario ist, was mit dem Gas passiert, das durch den Riss austritt. Wenn das Gas entweicht und nicht brennt, hat dies nur geringe Auswirkungen auf die Umwelteinflüsse, aber keine Beeinträchtigung der Fackelspitze und ihrer Komponenten. Es wird erwartet, dass sich im Laufe der Zeit Brenngas, das aus einem Riss austritt, schließlich entzündet. Bei einem entzündeten Leck werden der Ort und die Richtung der entstehenden Flamme wichtig. Wenn beispielsweise die durch das Leck erzeugte Flamme auf die Fackelspitze oder andere Komponenten wie elektrische Zündkomponenten, Thermoelementverbindungen, Halterungen, Piloten, Molekulardichtung usw. trifft, sollte mit einer gewissen Beschädigung gerechnet werden.  Wenn die Flamme oder Verbrennungsprodukte in das Venturi eines Piloten gesaugt werden, kann dies zu einem Ausfall des Piloten führen. 

Es

wird empfohlen, die Piloten und die Ausrüstung in der Nähe des Lecks genau zu überwachen. Es besteht die Möglichkeit, dass die Leckrate jederzeit plötzlich ansteigt, was den Pilotbetrieb beeinträchtigen kann. Die Anlage kann entscheiden, ob einige der in Szenario 2 diskutierten Abhilfemaßnahmen umgesetzt werden sollten, um die Wahrscheinlichkeit eines Flammenausbruchs zu verringern. Der Mechanismus, der den Riss ursprünglich verursacht hat, ist wahrscheinlich immer noch vorhanden, was bedeutet, dass der Riss mit der Zeit nur noch schlimmer werden wird. Wenn eine unkontrollierte Flamme auf Komponenten aus Kohlenstoffstahl trifft, besteht die Möglichkeit eines strukturellen Versagens oder eines Verlusts des Containments für das Bauteil.

Szenario 2.    Die Kraftstoffleitung ist ausgefallen und der Treibstoffdruck des Piloten kann nicht aufrechterhalten werden. (Der Pilotendruck liegt unter dem Minimum, das erforderlich ist, um die Flamme an den Pilotspitzen aufrechtzuerhalten.)

Der Verlust des Treibstoffdrucks des Piloten bedeutet den Verlust von Piloten. Es besteht ein hohes Potenzial für Flammen aus der Hauptflamme. Die folgenden Schritte können von der Einrichtung sofort ergriffen werden, um die Wahrscheinlichkeit eines Verlusts der Hauptflamme zu verringern.

  1. Erhöhen Sie den Brenngasfluss zur Fackel. Eine starke Hauptflamme ist die beste Verteidigung gegen den Verlust der Hauptflamme, wenn die Piloten nicht verfügbar sind. Die Durchflussmenge sollte ausreichend sein, um eine gut sichtbare Flamme am Auslass der Fackelspitze zu erzeugen.

  2. Brenngas kann über eine oder mehrere Flammenfrontgeneratorleitungen (FFG) zu einem oder mehreren Piloten geleitet werden. Dieses Gas kann von der Hauptflamme gezündet werden, kann aber nicht entzünden, wenn sich der Pilot gegen den Wind befindet. Fortschrittliche Fackelpiloten umfassen in der Regel eine Mischanordnung, die eine stabile, vorgemischte Flamme erzeugt.  Bei den Flammen, die von den FFG-Rohrleitungen erzeugt werden, handelt es sich um Diffusionsflammen, die weniger stabil sind als ein vorgemischter Pilot und mit größerer Wahrscheinlichkeit durch den Wind gelöscht werden.  Flammen, die vom FFG-System erzeugt werden, können von Pilot-Thermoelementen oft nicht erkannt werden, da die Verbrennung außerhalb der Pilotwindschutzscheibe stattfindet. Bei der Einspritzung von Kraftstoff in mehr als eine FFG-Leitung sollte darauf geachtet werden, dass der "U"-Rohreffekt vermieden wird.  Der "U"-Rohreffekt tritt auf, wenn ein Rohrleitungssystem zwei Entladungen hat, die in einer niedrigeren Höhe (d. h. direkt hinter der FFG-Zündkammer) verbunden sind.  Ein geringer Durchfluss von Gas, das leichter als Luft ist, durch ein "U"-Rohr neigt dazu, nur aus einem Auslass zu strömen, während beim anderen Auslass Luft in die Rohrleitung strömt.  Dadurch kann ein brennbares Kraftstoff-Luft-Gemisch entstehen, das an die Stelle zurückgewirbelt werden kann, an der sich Kraftstoff/Luft vermischt.

  3. Eine Kombination aus Kraftstoff und Luft kann durch eine FFG-Leitung geleitet werden. Wenn ein Brennstoff-Luft-Gemisch durch die FFG-Leitung geleitet wird, kann dies zu einer vorgemischten Flamme führen, die stabiler ist als eine Diffusionsflamme. Es sollte darauf geachtet werden, dass die Geschwindigkeit des Kraftstoff-Luft-Gemisches größer ist als die turbulente Flammengeschwindigkeit des Gemisches. Wenn die Geschwindigkeit in der FFG-Leitung zu niedrig ist, kann die Flamme in die FFG-Leitung zurückblitzen und möglicherweise zu einer Detonation führen. Für eine 1-Zoll-FFG-Leitung und Erdgasbrennstoff empfiehlt John Zink mindestens 50 SCFH Kraftstoff und 475 SCFH Luft, was eine Leitungsgeschwindigkeit von mehr als 24 ft/s erzeugt, was mehr als dem 15-fachen der maximalen laminaren Flammengeschwindigkeit von Methan entspricht und nicht zurückschlagen sollte.

  4. Besondere Vorsicht ist geboten, wenn inertes Material (z. B. Stickstoff, Kohlendioxid, Wasserdampf) zur Fackel geschickt wird. Achten Sie darauf, inertes Material ausreichend anzureichern, um eine stabile Flamme zu gewährleisten. Wenn die Fackel automatisch einen Nettoheizwert (NHVcz) der Verbrennungszone beibehält, kann der minimale NHVCZ-Sollwert erhöht werden, um die Stabilität der Hauptflamme zu verbessern. Wenn das Instrument, das zur Messung des Heizwerts des Entlüftungsgases verwendet wird, eine langsame Ansprechzeit hat, wie z. B. ein Gaschromatograph, erhöht

    sich der Vorteil einer Anhebung des NHVcz-Sollwerts
    5. .
  5. Wenn die Fackel luft- oder dampfunterstützt ist, muss darauf geachtet werden, dass die Fackel nicht übermäßig unterstützt wird. Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Fackel mit Überunterstützung gelöscht wird, ist höher als bei einer Fackel, die am schwachen Rauchpunkt arbeitet.

  6. Sobald eine stabile Hauptflamme aufgebaut ist, schalten Sie das Pilotgas ab, um ein Austreten von Brenngas oder eine unkontrollierte Flamme zu vermeiden.


Zusätzliche Schritte können unternommen werden, erfordern jedoch Zeit, um sich zu mobilisieren.

  1. Installieren Sie temporäre Piloten. Einige Anbieter haben temporäre Hakenpiloten, die an der Oberseite der Fackelspitze eingehakt werden und an einer in Betrieb befindlichen Fackel installiert werden können.

  2. Mieten Sie eine Fackel von John Zink und leiten Sie das Entlüftungsgas zur Vermietung um. Schalten Sie nach der Umleitung die beschädigte Fackel aus und reparieren Sie sie.

  3. Installieren Sie einen IR-Flammenmelder wie den PilotEye von John Zink. Ein solches Gerät gibt den Bedienern eine Rückmeldung, dass eine Flamme vorhanden ist, und einen Alarm, wenn eine Flamme erlischt. Es gibt andere Technologien zur Überwachung optischer Flares, die eine Benachrichtigung über das Erlöschen der Flamme und/oder IR-Bilder des Flares liefern können.

Szenario 3.  Die Piloten sind draußen und die Hauptflamme ist erloschen.

Der Verlust der Hauptflamme bedeutet, dass die Fackel das Entlüftungsgas entlüftet. Führen Sie sofort die folgenden Schritte aus, um die Hauptflamme wieder anzuzünden.

Stellen Sie sicher, dass ein angemessener Fluss von fettem Gas zur Fackel fließt. (Es sollte Gas verwendet werden, das leichter als Luft ist. Wenn das Gas, das zur Fackel strömt, schwerer als Luft ist, könnte es auf die Neigung fallen und ein explosives Gemisch erzeugen). Verwenden Sie Pilotzündmethoden, um zu versuchen, die Hauptflamme zu entzünden.

  1. Sende Feuerbälle durch die FFG. Im Idealfall schickst du die Feuerbälle durch die Piloten, die sich entweder in Lee oder in Windrichtung von der Leuchtraketenspitze befinden.  Ein Feuerball durch einen Antiwind-Piloten entzündet möglicherweise nicht die Hauptflamme (abhängig von der Windgeschwindigkeit und der Durchflussmenge des brennbaren Gases zur Fackel). Stellen Sie sicher, dass genügend Zeit vorhanden ist, damit das Kraftstoff-Luft-Gemisch die FFG-Leitung vollständig gefüllt hat, bevor es zündet.

  2. Wenn die Piloten mit einer John Zink InstaFire® (Hochspannungs)-Zündung ausgerüstet sind, schalten Sie alle InstaFire® Man/Off/Auto-Schalter von Auto auf Aus und dann wieder auf Auto.  Dadurch wird der Zündtimer zurückgesetzt, wodurch InstaFire® einen Hochspannungsfunken in der Windschutzscheibe jedes Piloten erzeugt.  Wenn ein brennbares Kraftstoff-Luft-Gemisch an der gleichen Stelle wie der Funke vorhanden ist, Die Hauptflamme wird sich wahrscheinlich entzünden. (Diese Aktion kann ausgeführt werden, während darauf gewartet wird, dass eine FFG-Zeile voll ist.)

  3. Wenn eine Schrotflinte mit Brandpatronen oder eine Leuchtpistole zur Verfügung steht, können beide zum Entzünden der Hauptflamme verwendet werden. Je größer das Volumen des brennbaren Gases ist, das zur Fackel strömt, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit einer Entzündung. Es sollte darauf geachtet werden, den Standort des Schützen zu planen, um Verletzungen zu vermeiden, wenn es zu einer harten Zündung kommt. Bei der Verwendung von Brandsätzen in einer Betriebsstätte sollten alle geeigneten Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden.

  4. In der Vergangenheit wurde die Verwendung eines flammenden Pfeils verwendet, um eine Fackel zu entzünden. Wenn dieser Ansatz verwendet wird, sollte darauf geachtet werden, den Standort des Schützen zu planen, um Verletzungen im Falle einer harten Zündung zu vermeiden. Plane auch die Rückkehr des Pfeils zur Erde ein, um Verletzungen oder Schäden zu vermeiden.  Bei der Verwendung von Brandsätzen in einer Betriebsstätte sollten alle geeigneten Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden.

  5. Sobald eine stabile Hauptflamme aufgebaut ist, schalten Sie das Pilotgas ab, um ein Austreten von Brenngas oder eine unkontrollierte Flamme zu vermeiden.

So verbessern Sie die Zuverlässigkeit

Die folgenden Schritte können die Zuverlässigkeit des Piloten verbessern.

  1. Verwenden Sie erfahrenes, kompetentes Personal für die Installation der Fackel.

  2. Installieren Sie für jeden Piloten eine individuelle Pilotgasleitung ohne Pilotgasverteiler. Der Ausfall der Rohrleitungen zu einem einzelnen Piloten hat keinen Einfluss auf den Betrieb der anderen Piloten. Einzelne Leitungen ermöglichen auch die Isolierung einer beschädigten Leitung, um das Austreten von Brenngas oder eine unkontrollierte Flamme zu verhindern. Ein 12 mm (1/2") Rohr ist ausreichend, um einen einzelnen Piloten mit Gas zu versorgen, aber größere Größen können verwendet werden, um die Steifigkeit oder die Rohrleitungsfestigkeit zu erhöhen. 

  3. Stellen Sie Pilotgasleitungen aus Edelstahl anstelle von Kohlenstoffstahl her. Für Offshore- oder Küstenstandorte wird 316 SS empfohlen.  Für die meisten anderen Standorte wird 304 SS empfohlen. Wenn der Standort eine korrosive Umgebung um den Fackelstapel herum erkennt, die 316 SS oder 304 SS zu einer schlechten Wahl machen würde, verwenden Sie Stahl, der für den Standort geeignet ist. Edelstahl korrodiert nicht so schnell wie Kohlenstoffstahl und ist bei erhöhten Temperaturen stärker als Kohlenstoffstahl.  Edelstahl produziert auch weniger inneren Zunder als Kohlenstoffstahl, was zu einer geringeren Wahrscheinlichkeit führt, dass der Pilot aufgrund von internen Ablagerungen verstopft.

  4. Verwenden Sie so viel wie möglich Muffenschweißfittings für die Pilotkraftstoffleitungen. Je weniger Flansche und Gewindeanschlüsse vorhanden sind, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein Leck bildet.

  5. Stellen Sie sicher, dass alle Verbindungen (Flansche, Verschraubungen, Gewindeverbindungen usw.) richtig angezogen sind, damit sie sich mit der Zeit nicht durch Vibrationen lösen. Es wird empfohlen, alle Flanschverbindungen doppelt zu bemuttern. Unsachgemäße Verbindungen/Festschrauben sind einer der häufigsten Installationsfehler, die John Zink Zeuge von Mitarbeitern wird.

  6. Stellen Sie sicher, dass die Kraftstoff- und FFG-Rohrleitungen ordnungsgemäß abgestützt werden. Das Aufhängen langer Stücke der Kraftstoffleitung am Piloten hat zu defekten Mischern geführt, die dazu führen, dass der Pilot nicht funktioniert.

  7. Stellen Sie sicher, dass die Pilotkraftstoffleitung die Wärmeausdehnung des Schornsteins, der Pilotkraftstoffleitung oder beider aufnehmen kann. Eine unflexible Rohrkonfiguration, die die Wärmeausdehnung nicht aufnehmen kann, belastet die Komponenten. Im besten Fall kann sich die Rohrleitung verformen, ohne zu brechen.  Im schlimmsten Fall kann es zu Rissen/Brüchen kommen oder der Pilotmischer kann ausfallen. Einer der häufigsten Installationsfehler ist eine unzureichende Berücksichtigung der Wärmeausdehnung.  Dies kann der Fall sein, wenn der Installateur die Brenngasleitungen zusammendrückt und die Rohrleitungen in einem beanspruchten Zustand belässt.

  8. Schweißen Sie während der Installation alle Kraftstoffleitungen ab, um Schmutz zu entfernen, der in die Rohrleitungen eingedrungen ist. Wenn Wasser zum Spülen der Rohrleitungen verwendet wird, sollte darauf geachtet werden, dass das gesamte Wasser entfernt wird, bevor das System geschlossen wird. Restliches Wasser könnte bei kaltem Wetter gefrieren und die Pilotöffnungen verstopfen.

  9. Wenn es auf dem Standort zu Frost kommt, sollte das gesamte Wasser aus dem Brenngas entfernt werden. An einigen sehr kalten Standorten Blasen werden beispielsweise Pilotbrenngas durch flüssiges Methanol geblasen.  Dadurch wird dem Zündbrenngas das Wasser entzogen und ein Einfrieren an der Zündblende verhindert.  

  10. Installieren Sie ein Y-Sieb in der richtigen Größe direkt vor der Pilotblende (John Zink-Standard). Dieses Sieb ist eine letzte Verteidigungslinie gegen eine Verstopfung der Blende durch Schmutz. 

  11. Installieren Sie parallele Regler und Siebe mit manuellen Absperrventilen auf der Ebene, die die Wartung dieser Geräte ermöglichen, ohne den Treibstofffluss zu den Piloten zu unterbrechen. Die Siebe sollten den Reglern vorgeschaltet sein, um die Reglerblende zu schützen.

  12. Installieren Sie keine automatischen Absperrventile in Pilotbrenngasleitungen. Ein Stromausfall, ein Ausfall der Druckluft oder ein Logikfehler könnten den Piloten der Fackel während einer kritischen Zeit in der Anlage den Treibstoff abschalten.

  13. Haben Sie eine alternative Brennstoffquelle, wenn die Hauptbrenngasversorgung unzuverlässig ist. Propan wurde als Backup- und/oder Startbrennstoff für viele Anlagen verwendet. Ein John Zink-Pilot, der für den Betrieb mit Erdgas ausgelegt ist, kann mit Propan bei niedrigerem Kraftstoffdruck betrieben werden. Dies macht die Steuerung des Reservekraftstoffs einfach und erfordert nur zusätzliche Regler mit einem niedrigeren Sollwert.

  14. Es ist eine bewährte Methode für Betreiber, routinemäßig den Betrieb des FFG zu schulen, falls eines installiert ist.  Leuchtturmpiloten sind sehr zuverlässig und es können Jahre vergehen, ohne dass die Piloten mit dem FFG gezündet werden müssen. Ein Bediener, der mit der FFG-Bedienung nicht vertraut ist, macht mit größerer Wahrscheinlichkeit Fehler, wenn er die FFG in einer Stresssituation im manuellen Modus bedient.

  15. Installieren Sie einen oder mehrere einziehbare Piloten. Ein einziehbarer Pilot ermöglicht die Reparatur/den Austausch des Piloten, der Thermoelemente, des Kraftstoffversorgungsschlauchs und der Verkabelung, während eine Fackel in Betrieb ist.

  16. Kondensierbare Bestandteile im Brenngas können dazu führen, dass die Pilotblende verstopft oder der Kraftstoffdurchfluss zum Piloten schwankt. Entwerfen Sie die Pilotgasleitungen so, dass Tiefpunkte vermieden werden, sodass kondensatfreie Leitungen in ein speziell entwickeltes Kondensatsammelvolumen abfließen. 

  17. Eine Begleitheizung der Pilotgasleitung kann erforderlich sein, um einen großen Prozentsatz der Kraftstoffkondensation zu vermeiden, die auftreten kann, wenn ein schwerer Brennstoff wie Propan in einer kalten Umgebung verwendet wird.

  18. Pilotmischer können mit Eis (Raureif) verstopft werden, wenn die Umgebungstemperatur nahe dem Gefrierpunkt liegt und die Atmosphäre feucht ist. Die Nähe zu einer Dampffahne eines Kühlturms kann ebenfalls Bedingungen schaffen, die die Bildung von Raureif begünstigen. Wenn Raureif möglich ist, sollte der Pilot mit Anti-Raureif-Heizungen ausgestattet sein, um die Mischer eisfrei zu halten.

Schlussfolgerungen

Gesunde Piloten sind entscheidend für einen guten Betrieb der Leuchtrakete. Wenn ein Fehler auftritt, können Maßnahmen ergriffen werden, um die Wahrscheinlichkeit eines Flammenausbruchs zu verringern. Der Flare-Betrieb mit kompromittierten Piloten birgt ein erhöhtes Risiko und erfordert eine genaue Überwachung und Kontrolle. Ein ungeplanter Stillstand einer Anlage ist teuer und kann Millionen von Dollar kosten. Sorgfältiges Design und gute Installationspraktiken können die Wahrscheinlichkeit eines Pilotausfalls verringern. Wie das alte Sprichwort sagt, ist eine Unze Prävention mehr wert als ein Pfund Heilung.