I piloti sono il cuore di un brillamento. Senza piloti sani, un flare può facilmente diventare uno sfiato. Quando si verifica un guasto nelle tubazioni del carburante pilota, può influire in modo significativo sulle prestazioni del pilota e, di conseguenza, sulle prestazioni della torcia. Nessuno si aspetta che quando si installa una torcia per la tubazione del carburante pilota si guasti, ma succede. Il serraggio insufficiente dei collegamenti filettati, le flange senza doppi dadi o un altro meccanismo per evitare l'allentamento, l'impatto della fiamma dalle torce adiacenti, l'impatto della fiamma da una torcia danneggiata, il supporto improprio delle tubazioni e la corrosione sono tutte potenziali cause di guasto delle tubazioni del carburante pilota. Questo documento discuterà le misure che possono essere adottate per mitigare il problema se si presenta e le misure preventive per ridurre la probabilità che si verifichi. Si fanno le seguenti ipotesi:
- un generatore di fronte di fiamma (FFG) è disponibile e funzionante.
- Il gas di sfiato non può essere convogliato verso un'altra torcia.
- Il razzo danneggiato non verrà spento per la riparazione.
(Attenzione: il funzionamento senza piloti può provocare lo sfiato dei gas di scarico e le sue conseguenze e può violare le normative locali.)
Scenari di interruzione dell'alimentazione di carburante
Scenario 1. La tubazione del carburante si è incrinata, ma la pressione del carburante pilota può ancora essere mantenuta. (La fiamma è presente sulle punte del pilota.)
Non tutti i fallimenti sono uguali. Una crepa nella tubazione che perde gas non è così grave come una rottura completa del tubo. A seconda delle dimensioni della crepa, potrebbe essere ancora possibile mantenere la pressione del carburante. Mantenere la pressione del carburante con un tubo rotto può richiedere un flusso di carburante maggiore, ma i piloti possono continuare a funzionare normalmente. La preoccupazione in questo scenario è cosa succede al gas che esce attraverso la fessura. Se il gas viene scaricato e non è acceso, si verifica una conseguenza ambientale minore, ma non un danno per la punta della torcia e i suoi componenti. Si prevede che nel tempo lo sfiato del gas combustibile da una crepa finirà per incendiarsi. Con una perdita accesa, la posizione e la direzione della fiamma risultante diventano importanti. Ad esempio, se la fiamma generata dalla perdita colpisce la punta della torcia o altri componenti come componenti di accensione elettrica, giunzioni di termocoppie, staffe, pilota, tenuta molecolare, ecc., ci si dovrebbe aspettare un danno. Se la fiamma o i prodotti della combustione vengono aspirati nel venturi di un pilota, può verificarsi un'interruzione del pilota.
Si raccomanda un attento monitoraggio dei piloti e delle apparecchiature nelle vicinanze della perdita. Esiste la possibilità che il tasso di perdita aumenti improvvisamente in qualsiasi momento, il che può compromettere il funzionamento del pilota. La struttura può decidere se alcune delle mitigazioni discusse nello scenario 2 debbano essere implementate per ridurre la probabilità di uno spegnimento della fiamma. Il meccanismo che ha causato la crepa in primo luogo è probabilmente ancora presente, il che significa che si prevede che la crepa peggiorerà nel tempo. Se una fiamma incontrollata colpisce i componenti in acciaio al carbonio, esiste il rischio di cedimento strutturale o perdita di contenimento per il componente.
Scenario 2. La tubazione del carburante si è guastata e la pressione del carburante pilota non può essere mantenuta. (Pressione di pilotaggio inferiore al minimo richiesto per mantenere la fiamma sulle punte pilota.)
La perdita della pressione del carburante pilota significa la perdita di piloti. C'è un alto potenziale di fiamma fuori dalla fiamma principale. Le seguenti misure possono essere immediatamente adottate dall'impianto per ridurre la probabilità di perdita della fiamma principale.
- Aumentare il flusso di gas combustibile alla torcia. Avere una forte fiamma principale è la migliore difesa contro la perdita della fiamma principale quando i piloti non sono disponibili. La portata dovrebbe essere sufficiente a produrre una fiamma facilmente visibile allo scarico della punta della torcia.
- Il gas combustibile può essere inviato attraverso una o più linee del generatore di fronte fiamma (FFG) a uno o più piloti. Questo gas può essere acceso dalla fiamma principale, ma potrebbe non accendersi se il pilota è sopravento. I piloti di torcia avanzati in genere includono un gruppo miscelatore che produce una fiamma stabile e premiscelata. Le fiamme prodotte dalle tubazioni FFG sono fiamme di diffusione che sono meno stabili di un pilota premiscelato e hanno maggiori probabilità di essere spente dal vento. Le fiamme prodotte dal sistema FFG spesso non possono essere rilevate dalle termocoppie pilota poiché la combustione avviene al di fuori del parabrezza pilota. Se si inietta carburante in più di una linea FFG, è necessario prestare attenzione per evitare di creare l'effetto tubo a "U". L'effetto tubo a "U" si verifica quando un sistema di tubazioni ha due scariche collegate a un'altitudine inferiore (cioè appena a valle della camera di accensione FFG). Un basso flusso di gas più leggero dell'aria attraverso un tubo a "U" tenderà a defluire solo da un'uscita mentre l'altra uscita ha l'aria che scorre nelle tubazioni. Questo può generare una miscela di carburante/aria infiammabile che può tornare nel punto in cui il carburante/aria si mescola.
- Una combinazione di carburante e aria può essere inviata attraverso una linea FFG. L'invio di una miscela carburante/aria attraverso la linea FFG può provocare una fiamma premiscelata più stabile di una fiamma di diffusione. Prestare attenzione per garantire che la velocità della miscela aria-carburante sia maggiore della velocità turbolenta della fiamma della miscela. Se la velocità nella linea FFG è troppo bassa, la fiamma può tornare indietro nella linea FFG, diventando potenzialmente una detonazione. Per una linea FFG da 1" e un combustibile a gas naturale, John Zink raccomanda un minimo di 50 SCFH di carburante e 475 SCFH di aria che produce una velocità della linea superiore a 24 piedi/s, che è più di 15 volte la velocità massima della fiamma laminare del metano e non dovrebbe tornare indietro.
- Prestare particolare attenzione quando si invia materiale inerte (ad es. azoto, anidride carbonica, vapore acqueo) alla torcia. Assicurati di arricchire sufficientemente il materiale inerte per garantire una fiamma stabile. Se la torcia mantiene automaticamente un potere calorifico netto della zona di combustione (NHVcz), il setpoint minimo NHVCZ può essere aumentato per migliorare la stabilità della fiamma principale. Se lo strumento utilizzato per misurare il potere calorifico del gas di sfiato ha un tempo di risposta lento, come un gascromatografo, il vantaggio di aumentare il setpoint NHVcz aumenta
- Se la torcia è assistita ad aria o a vapore, è necessario prestare attenzione per evitare di sovraccaricare la torcia. La probabilità che una torcia iperassistita venga spenta è maggiore rispetto a una torcia che opera nel punto di fumo insipiente.
- Una volta stabilita una fiamma principale stabile, spegnere il gas pilota per evitare lo sfiato del gas combustibile o una fiamma incontrollata.
È possibile adottare ulteriori misure, ma è necessario tempo per mobilitarsi.
- Installare i piloti temporanei. Alcuni fornitori dispongono di piloti a gancio temporanei che si agganciano alla parte superiore della punta della torcia e possono essere installati su una torcia operativa.
- Noleggia un razzo da John Zink e devia il gas di sfiato verso il noleggio. Una volta deviato, spegnere il torciato danneggiato e ripararlo.
- Installa un rilevatore di fiamma IR come il PilotEye di John Zink. Tale dispositivo fornirà un feedback agli operatori che è presente una fiamma e un allarme in caso di spegnimento della fiamma. Esistono altre tecnologie di monitoraggio ottico dei brillamenti in grado di fornire un avviso di spegnimento della fiamma e/o immagini IR del brillamento.
Scenario 3. I piloti sono fuori e la fiamma principale è spenta.
La perdita della fiamma principale significa che la torcia sta scaricando il gas di sfiato. Eseguire immediatamente i seguenti passaggi per riaccendere la fiamma principale.
Assicurarsi che ci sia un flusso ragionevole di gas ricco che fluisce verso la torcia. (Dovrebbe essere utilizzato gas più leggero dell'aria. Se il gas che scorre verso la torcia è più pesante dell'aria, potrebbe scendere a livello e produrre una miscela esplosiva). Usa metodi di accensione pilota per cercare di accendere la fiamma principale.
- Invia palle di fuoco attraverso l'FFG. Idealmente invia le palle di fuoco attraverso i piloti che sono sottovento o sottovento dalla punta del flare. Una palla di fuoco attraverso un pilota sopravento potrebbe non accendere la fiamma principale (dipende dalla velocità del vento e dalla portata del gas combustibile alla torcia). Assicurarsi che sia concesso un tempo sufficiente affinché la miscela carburante/aria riempia completamente la linea FFG prima dell'accensione.
- Se i piloti sono dotati di accensione John Zink InstaFire® (alta tensione), portare tutti gli interruttori InstaFire® Man/Off/Auto da Auto a Off e poi di nuovo ad Auto. Questo azzera il timer di accensione facendo sì che InstaFire® generi una scintilla ad alta tensione all'interno del parabrezza di ciascun pilota. Se una miscela combustibile/aria è presente nella stessa posizione della scintilla, La fiamma principale probabilmente si accenderà. (Questa azione può essere eseguita mentre si attende che una linea FFG si riempia.)
- Se è disponibile un fucile a pompa con proiettili incendiari o una pistola lanciarazzi, entrambi possono essere utilizzati per accendere la fiamma principale. Maggiore è il volume di gas combustibile che fluisce verso la torcia, maggiore è la probabilità di accensione. È necessario prestare attenzione a pianificare la posizione del tiratore per evitare lesioni in caso di forte accensione. È necessario prendere tutte le precauzioni di sicurezza appropriate quando si utilizzano dispositivi incendiari all'interno di una struttura operativa.
- In passato, l'uso di una freccia infuocata è stato utilizzato per accendere un bengala. Se si utilizza questo approccio, è necessario prestare attenzione a pianificare la posizione del tiratore per evitare lesioni in caso di forte accensione. Pianifica anche il ritorno della freccia a terra per evitare lesioni o danni. È necessario prendere tutte le precauzioni di sicurezza appropriate quando si utilizzano dispositivi incendiari all'interno di una struttura operativa.
- Una volta stabilita una fiamma principale stabile, spegnere il gas pilota per evitare lo sfiato del gas combustibile o una fiamma incontrollata.
Come migliorare l'affidabilità
Quanto segue può migliorare l'affidabilità del pilota.
- Utilizzare personale esperto e competente per l'installazione della torcia.
- Installare una linea del gas pilota individuale per ogni pilota senza un collettore del gas pilota. Il guasto delle tubazioni a un singolo pilota non influirà sul funzionamento degli altri piloti. Le singole linee consentono anche l'isolamento di una linea danneggiata per evitare lo sfiato del gas combustibile o una fiamma incontrollata. Un tubo da 1/2" (12 mm) è sufficiente per fornire gas a un singolo pilota, ma è possibile utilizzare dimensioni maggiori per una maggiore rigidità o una maggiore resistenza delle tubazioni.
- Realizzare le linee del gas pilota in acciaio inossidabile anziché in acciaio al carbonio. Per le località offshore o costiere, si consiglia il 316 SS. Per la maggior parte delle altre località si consiglia la 304 SS. Se il sito è a conoscenza di un ambiente corrosivo intorno al camino che renderebbe il 316 SS o il 304 SS una scelta sbagliata, utilizzare acciaio adatto al sito. L'acciaio inossidabile non si corrode rapidamente come l'acciaio al carbonio ed è più resistente dell'acciaio al carbonio a temperature elevate. L'acciaio inossidabile produce anche meno incrostazioni interne rispetto all'acciaio al carbonio, con conseguente minore probabilità di ostruzione del pilota a causa di detriti interni.
- Utilizzare il più possibile raccordi a saldare a tasca per la tubazione del carburante pilota. Meno flange e connessioni filettate, minore è la probabilità che si formino perdite.
- Assicurarsi che tutti i collegamenti (flange, raccordi, collegamenti filettati, ecc.) siano serrati correttamente in modo che non si allentino nel tempo a causa delle vibrazioni. Si consiglia di utilizzare il doppio dado di eventuali connessioni flangiate. I collegamenti/serraggi impropri sono uno degli errori di installazione più comuni di cui è testimone il personale di John Zink.
- Garantire il corretto supporto delle tubazioni del carburante e del FFG. Appendere lunghi tratti di tubo del carburante al pilota ha provocato la rottura dei miscelatori che ne causano il mancato funzionamento.
- Assicurarsi che la tubazione pilota del carburante possa accogliere l'espansione termica del camino, del tubo pilota del carburante o di entrambi. Una configurazione di tubi non flessibile che non può ospitare l'espansione termica stresserà i componenti. Nel migliore dei casi, le tubazioni possono deformarsi senza rompersi. Nel peggiore dei casi, le tubazioni potrebbero rompersi/rompersi o il miscelatore pilota potrebbe guastarsi. Uno degli errori di installazione più comuni è una tolleranza insufficiente per l'espansione termica. Ciò può verificarsi quando l'appaltatore dell'installazione forza insieme le tubazioni del gas combustibile e lascia le tubazioni in uno stato sollecitato.
- Durante l'installazione, svuotare tutte le tubazioni del carburante per rimuovere eventuali detriti che sono entrati nelle tubazioni. Se si utilizza acqua per lavare le tubazioni, è necessario prestare attenzione per assicurarsi che tutta l'acqua venga rimossa prima di chiudere il sistema. L'acqua residua potrebbe congelare e ostruire gli orifizi pilota durante la stagione fredda.
- Se il sito presenta condizioni di congelamento, tutta l'acqua deve essere rimossa dal gas combustibile. Ad esempio, in alcuni luoghi molto freddi bolle pilota il gas combustibile attraverso il metanolo liquido. In questo modo si rimuove l'acqua dal gas combustibile pilota e si evita il congelamento dell'orifizio pilota.
- Installare un filtro a Y di dimensioni adeguate appena prima dell'orifizio pilota (standard John Zink). Questo filtro è l'ultima linea di difesa contro l'ostruzione dell'orifizio da parte di detriti.
- Installare regolatori e filtri paralleli con valvole di blocco manuali a livello che consentano la manutenzione di tali dispositivi senza interrompere il flusso di carburante ai piloti. I filtri devono essere a monte dei regolatori per proteggere l'orifizio del regolatore.
- Non installare valvole di blocco automatizzate nelle tubazioni pilota del gas combustibile. Un guasto elettrico, un guasto all'aria compressa o un guasto logico potrebbero interrompere il carburante ai piloti della torcia durante un momento critico nella struttura.
- Disporre di una fonte di combustibile alternativa se l'alimentazione principale del gas combustibile è inaffidabile. Il propano è stato utilizzato come combustibile di riserva e/o di avvio per molte strutture. Un pilota John Zink progettato per funzionare con gas naturale può funzionare con propano a una pressione del carburante inferiore. Ciò semplifica il controllo del carburante di riserva, richiedendo solo regolatori aggiuntivi con un setpoint inferiore.
- È buona norma che gli operatori si addestrino regolarmente sul funzionamento dell'FFG, se installato. I piloti di torcia sono altamente affidabili e possono passare anni senza la necessità di accendere i piloti che utilizzano l'FFG. Un operatore che non ha familiarità con il funzionamento dell'FFG ha maggiori probabilità di commettere errori durante l'utilizzo dell'FFG in modalità manuale durante una situazione di stress.
- Installare uno o più piloti retrattili. Un pilota retrattile consente la riparazione/sostituzione del pilota, delle termocoppie, del tubo di alimentazione del carburante e del cablaggio, il tutto mentre una torcia è in servizio.
- I componenti condensabili nel gas combustibile possono causare l'ostruzione dell'orifizio pilota o la fluttuazione della portata del carburante al pilota. Progettare la tubazione del gas pilota in modo da evitare punti bassi in modo che eventuali scarichi privi di condensa in un volume di raccolta della condensa ingegnerizzato.
- Il tracciamento termico della linea del gas pilota può essere necessario per evitare una grande percentuale di condensa del carburante che può verificarsi se un combustibile pesante come il propano viene utilizzato in un ambiente freddo.
- I miscelatori pilota possono ostruirsi con il ghiaccio (brina) quando la temperatura ambiente è vicina allo zero e l'atmosfera è umida. La vicinanza a un pennacchio di vapore della torre di raffreddamento può anche creare le condizioni che consentono la formazione di brina. Se la brina è una possibilità, il pilota dovrebbe essere dotato di riscaldatori anti-brina per mantenere i miscelatori privi di ghiaccio.
Conclusioni
I piloti sani sono fondamentali per un buon funzionamento della torcia. Se si verifica un guasto, è possibile adottare misure per ridurre la probabilità di spegnimento delle fiamme. L'operazione di flare con piloti compromessi ha un rischio maggiore e richiede un attento monitoraggio e controllo. Una chiusura non pianificata di una struttura è costosa e potrebbe costare milioni di dollari. Un'attenta progettazione e buone pratiche di installazione possono ridurre la probabilità di fallimento del pilota. Come dice il vecchio proverbio, un grammo di prevenzione vale un chilo di cura.
