Flare assistido por vapor estilo QS

A ponta de flare estilo QS usa um único anel de injetores de vapor ao redor do perímetro de descarga da ponta. Em baixas taxas de fluxo de vapor, o clima frio aumentará a quantidade de energia térmica perdida do vapor à medida que ele viaja para a ponta do flare. Essa perda de calor pode causar condensação dentro da tubulação e diminuir significativamente a temperatura do vapor que sai da ponta, aumentando sua propensão a congelar após a descarga dos bicos de vapor. O seguinte é necessário durante a instalação da ponta de alargamento:

  • Instale purgadores de vapor a jusante da válvula de controle em todos os pontos baixos. Consideração especial deve ser dada ao projetar um sistema de retenção de condensado a jusante de uma válvula de controle de vapor de flare. A pressão a jusante de uma válvula de controle de vapor de flare pode variar da pressão de projeto à atmosférica. O(s) purgador(es) de vapor e o sistema de manuseio de condensado devem ser projetados para acomodar essa ampla faixa de pressões de linha.
  • Isole a tubulação de vapor da válvula de controle até a ponta do alargamento. O isolamento da tubulação de vapor deve ser suficiente para garantir que o vapor de alta qualidade chegue à ponta do alargamento quando o fluxo de vapor estiver na taxa mínima e na temperatura ambiente mínima.

Outras ações preventivas e reativas que podem ser tomadas incluem: 

  • Isole a tubulação de vapor na ponta do flare. Isso se refere apenas à parte vertical da tubulação de vapor da ponta do alargamento. Devido ao impacto da chama, isolar o coletor circular não é prático.
  • Localize a válvula de controle de vapor o mais próximo possível do alargamento. Ao minimizar a distância entre a válvula de controle e a ponta do alargamento, a quantidade de perda de calor do vapor após a redução final da pressão é minimizada.
  • Aumente a taxa de fluxo de vapor para o flare. Aumentar o fluxo de vapor para o flare aumentará a temperatura do vapor que sai dos injetores de vapor. Nota: o aumento do fluxo de vapor pode exigir o uso ou aumento de gás suplementar para permanecer dentro dos requisitos regulamentares.
  • Flua um gás não condensável aquecido, como ar ou nitrogênio, através dos injetores de vapor no lugar do vapor durante condições frias.

Vapor central

O vapor central é o vapor que é injetado no corpo de uma ponta de flare. Este estilo de injeção de vapor pode estar presente em muitos estilos de queima assistida por vapor. Seu objetivo é evitar queimaduras dentro da ponta do flare, evitando que o ar se infiltre na ponta. Em baixas taxas de fluxo de combustível, o clima frio pode fazer com que o vapor central se condense e forme gelo no interior da ponta ou pilha do flare. À medida que o gelo se acumula, a área de saída disponível para descarga de gases é reduzida. Em tal situação, existe o potencial de a ponta ou pilha do flare ficar completamente bloqueada pelo gelo, o que coloca todas as unidades de processo que descarregam no flare em risco de sobrepressão. Mesmo o bloqueio parcial da ponta do alargamento pode reduzir
a capacidade hidráulica do alargamento e levar a sobrepressão durante um grande evento de alargamento. O seguinte é necessário durante a instalação da ponta de alargamento:

  • Instale purgadores de vapor a jusante da válvula de controle em todos os pontos baixos. Consideração especial deve ser dada ao projetar um sistema de retenção de condensado a jusante de uma válvula de controle de vapor de flare. A pressão a jusante de uma válvula de controle de vapor de flare pode variar da pressão de projeto à atmosférica. O(s) purgador(es) de vapor e o sistema de manuseio de condensado devem ser projetados para acomodar essa ampla faixa de pressões de linha.

  • Isole a tubulação de vapor da válvula de controle até a ponta do flare. O isolamento da tubulação de vapor deve ser suficiente para garantir que o vapor de alta qualidade chegue à ponta do flare quando o fluxo de vapor estiver na taxa mínima e na temperatura ambiente mínima.

Outras ações preventivas e reativas que podem ser tomadas incluem:

  • Localize a válvula de controle de vapor o mais próximo possível do alargamento. Ao minimizar a distância entre a válvula de controle e a ponta do alargamento, a quantidade de perda de calor do vapor após a redução final da pressão é minimizada.
  • Durante os períodos de tempo frio, o vapor central pode ser desligado. Se a queima interna for uma preocupação durante esses períodos, a quantidade de gás de purga pode ser aumentada até o ponto em que a chama fica externa à ponta do flare.
  • Flua um gás não condensável aquecido que não contém oxigênio, como nitrogênio, através dos injetores de vapor centrais no lugar do vapor durante condições frias.

Flares Assistidos a Vapor Estilo SA/QS & HSA

As pontas de flare estilo SA/QS e HSA usam um anel superior de injetores de vapor ao redor do perímetro de descarga da ponta, bem como um anel inferior de injetores de vapor que descarregam em tubos que penetram dentro do corpo da ponta de flare. O anel superior dos injetores deve ser tratado da mesma forma que os sinalizadores assistidos por vapor estilo QS mencionados acima. O anel inferior dos injetores geralmente é fornecido com um silenciador que inclui piso e drenos. Em baixas taxas de fluxo de vapor, o clima frio aumentará a quantidade de energia térmica perdida do vapor à medida que ele viaja para a ponta do flare. Essa perda de calor pode causar condensação dentro da tubulação e diminuir significativamente a temperatura do vapor que sai da ponta, aumentando sua propensão a congelar após a descarga dos bicos de vapor. O seguinte é necessário durante a instalação da ponta de alargamento:

  • Instale purgadores de vapor a jusante das válvulas de controle em todos os pontos baixos. Consideração especial deve ser dada ao projetar um sistema de retenção de condensado a jusante de uma válvula de controle de vapor de flare. A pressão a jusante de uma válvula de controle de vapor de flare pode variar da pressão de projeto à atmosférica. O(s) purgador(es) de vapor e o sistema de manuseio de condensado devem ser projetados para acomodar essa ampla faixa de pressões de linha.
  • Isole a tubulação de vapor da válvula de controle até a ponta do alargamento. O isolamento da tubulação de vapor deve ser suficiente para garantir que o vapor de alta qualidade chegue à ponta do alargamento quando o fluxo de vapor estiver na taxa mínima e na temperatura ambiente mínima.
  • Instale as linhas de drenagem do silenciador.
  • Isole e trace a linha de drenagem do silenciador até e incluindo o ponto de conexão ao piso do silenciador. Se o dreno do silenciador congelar, o líquido pode se acumular no piso do silenciador. Este líquido pode congelar e transbordar para formar grandes formações de gelo na lateral da ponta e da pilha do flare.

Outras ações preventivas e reativas que podem ser tomadas incluem:

  • Traçar o calor e isolar a superfície externa do piso do silenciador. Se chuva congelante ou nevascas pesadas forem comuns, isolar e traçar a parte inferior do piso do silenciador pode ajudar a reduzir o acúmulo de neve e gelo.
  • Isolamento da tubulação de vapor QS na ponta do alargamento. Isso pode incluir apenas a parte vertical da tubulação QS da ponta do alargamento ou também pode incluir o coletor QS circular. John Zink não recomenda que o coletor do anel inferior seja isolado. Este coletor geralmente está localizado muito próximo à parte inferior do silenciador. Ele fornece uma fonte de calor que ajuda a manter o piso do silenciador livre de gelo.
  • Localize a válvula de controle de vapor o mais próximo possível do alargamento. Ao minimizar a distância entre a válvula de controle e a ponta do alargamento, a quantidade de perda de calor do vapor após a redução final da pressão é minimizada.
  • Euaumento a taxa de fluxo de vapor para o flare. Aumentar o fluxo de vapor para o flare aumentará a temperatura do vapor que sai dos injetores de vapor.
  • Flua um gás não condensável aquecido, como ar ou nitrogênio, através dos injetores de vapor no lugar do vapor durante condições frias.
Flare

Assistido a Vapor Estilo XP

O O flare estilo XP usa um ou mais coletores de vapor para injetar vapor na base de um ou mais módulos. A ponta de flare XP tem duas variantes principais: clima quente e clima frio. Apenas a variante de clima frio é abordada aqui. O XP possui um dreno de ponta que remove quaisquer líquidos que se acumulem dentro do corpo da ponta do flare. A ponta também possui uma bandeja coletora de condensado posicionada abaixo dos injetores de vapor para coletar o condensado que pode pingar dos módulos XP. Em condições frias, o gelo pode se formar a partir da água pingando da parte inferior dos módulos XP. Além disso, o vapor pode entrar no corpo da ponta do flare, onde pode condensar e formar gelo. O seguinte é necessário durante a instalação da ponta do alargamento:

  • Isole e trace a parte inferior do corpo do alargamento. Isso evitará a formação de gelo dentro da ponta do flare.
  • Instale a linha de drenagem da ponta do alargamento.
  • Euisolo e rastreio o dreno da ponta do flare. Se o dreno congelasse, o líquido se acumularia no corpo do flare e acabaria fluindo pela pilha do flare. O líquido que flui pela pilha de flare pode congelar e, eventualmente, entupir a pilha de flare.
  • Isole e trace o fundo da bandeja coletora. Isso garantirá que a bandeja coletora não se torne um ponto de ancoragem para a formação de gelo devido ao gotejamento de condensado dos módulos XP.
  • Instale a linha de drenagem da bandeja coletora.
  • Isole e trace o dreno da bandeja coletora. Se o dreno congelar, o líquido transbordará da bandeja coletora. O líquido que cai pode ser soprado pelo vento para outras seções da estrutura do flare e formar gelo.
  • Instale purgadores de vapor a jusante da válvula de controle em todos os pontos baixos. Consideração especial deve ser dada ao projetar um sistema de retenção de condensado a jusante de uma válvula de controle de vapor de flare. A pressão a jusante de uma válvula de controle de vapor de flare pode variar da pressão de projeto à atmosférica. O(s) purgador(es) de vapor e o sistema de manuseio de condensado devem ser projetados para acomodar essa ampla faixa de pressões de linha.
  • Isole a tubulação de vapor da válvula de controle até a ponta do alargamento. O isolamento da tubulação de vapor deve ser suficiente para garantir que o vapor de alta qualidade chegue à ponta do alargamento quando o fluxo de vapor estiver na taxa mínima e na temperatura ambiente mínima.

Outras ações preventivas e reativas que podem ser tomadas incluem:

  • Isole a tubulação de vapor na ponta do flare. Isso pode incluir tanto a parte vertical da tubulação de vapor da ponta do flare quanto o coletor circular.
  • Localize a válvula de controle de vapor o mais próximo possível do alargamento. Ao minimizar a distância entre a válvula de controle e a ponta do alargamento, a montagem da perda de calor do vapor após a redução final da pressão é minimizada.
  • Aumente a taxa de fluxo de vapor para o flare. Aumentar o fluxo de vapor para o flare aumentará a temperatura do vapor que sai dos injetores de vapor.
  • Flua um gás não condensável aquecido, como ar ou nitrogênio, através dos injetores de vapor no lugar do vapor.

Uma nota sobre formações de gelo em estruturas de flare – Uma vez que o gelo se forma em uma estrutura, a maioria dos operadores tenta corrigir a causa da formação, mas deve esperar que as condições ambientais mudem para que o gelo derreta naturalmente. Um operador usou um bico de pulverização afixado no topo de um guindaste para pulverizar um fluido de degelo de aviação ambientalmente aceitável para derreter o gelo de sua estrutura. Aumentar o tamanho da chama do flare e a radiação associada da chama pode ser benéfico dependendo da localização da formação de gelo.

Selo molecular

Um selo molecular (moleseal) é um dispositivo de redução de purga que faz com que o gás residual faça duas mudanças de direção de 180°. É equipado com um dreno para remover qualquer líquido que se acumule no fundo do moleseal. Líquidos, especialmente água, podem entrar na vedação molecular por qualquer uma das várias fontes, incluindo: chuva, queda de neve, spray de condensado do anel superior, condensação de vapor central, transporte de vedação  líquida e condensação de gás residual. A drenagem confiável desse líquido é necessária para evitar o congelamento, feche o moleseal e, portanto, a pilha de flare. O seguinte é necessário durante a instalação do moleseal:

  • Isole e trace a linha de drenagem do moleseal do moleseal (inclua a conexão da linha de drenagem) para o esgoto ou tambor de flare. (Nota: conectar a linha de drenagem do molseal a um tambor requer que a conexão do tambor esteja suficientemente abaixo do nível do líquido do tambor para evitar o desvio do gás de ventilação ao redor do molseal.) Se o dreno do moleseal congelar, o líquido pode se acumular no moleseal. Este líquido pode aumentar muito a perda de pressão através do moleseal e possivelmente aumentar a contrapressão no cabeçote do alargamento acima do limite do projeto. O líquido em pé dentro do moleseal pode congelar e bloquear totalmente o fluxo de gases residuais.

Outras ações preventivas e reativas que podem ser tomadas incluem:

  • Isole e trace a placa inferior do moleseal junto com o cano externo do fundo até o orifício manual de inspeção.
  • Injete um fluido de degelo ambientalmente aceitável através da linha de drenagem do moleseal. Deve-se ter cuidado com esta opção para evitar encher o moleseal com líquido a ponto de obstruir o fluxo de efluentes gasosos.
  • Injete um fluido de degelo ambientalmente aceitável através da linha de vapor central. 

Pilotos

Um piloto é um dispositivo que fornece uma chama contínua como fonte de ignição para a ponta do flare. O piloto também aumenta a estabilidade da chama principal. Os pilotos são essenciais para a operação segura do flare. Embora a maioria dos pilotos opere bem em climas frios, existem certas condições atmosféricas e cenários operacionais que podem fazer com que um piloto seja afetado negativamente pelo frio. 

A geada é um tipo de geada que pode se formar em objetos mais frios que o ar circundante. O misturador venturi do piloto pode ficar mais frio do que o ar circundante devido à queda de pressão experimentada dentro do misturador. A geada normalmente se forma quando a temperatura ambiente está perto de zero e a umidade é alta. Sob tais condições, o gelo pode se acumular no misturador piloto e degradar a estabilidade do piloto, permitindo que ele seja facilmente extinto. Se um local for propenso a condições de formação de geada, a seguinte medida preventiva pode ser tomada:

  • Use pilotos equipados com aquecedores anti-geada. A John Zink fornece pilotos que possuem aquecedores especiais ligados ao misturador venturi. Durante as condições em que a geada pode se formar, esses aquecedores fornecem calor suficiente para evitar a formação de gelo.
  • John Zink pode fornecer um "Arctic Pilot" que recicla alguns dos produtos de combustão piloto para evitar que o orifício de combustível ou venturi congele.

A queima de gás combustível gera água como produto da combustão. Para pilotos equipados com geradores frontais de chama, parte dessa água se condensará na capa de ignição do piloto e na própria linha de ignição. A água normalmente se acumula na linha de ignição durante a operação piloto normal durante todo o ano. Em climas frios, essa água congela e bloqueia a linha de ignição, impedindo o uso do gerador frontal de chama. As seguintes medidas preventivas podem ser tomadas:

  • Injete uma pequena quantidade de ar seco do instrumento em cada linha de ignição piloto. Normalmente, 35 SCFH por linha de ignição são suficientes para evitar que o vapor de água migre pela linha de ignição e condense.

O teor de umidade do gás combustível pode variar de zero a significativo. Em condições frias, o gás combustível úmido pode fazer com que o orifício de combustível fique entupido devido à formação de gelo no orifício. Uma vez que isso tenha ocorrido, torna-se muito difícil derreter esse gelo e reabrir o orifício. Medidas preventivas que podem ser tomadas:

  • Certifique-se de que o suprimento de gás combustível piloto esteja seco com um ponto de orvalho bem abaixo da temperatura ambiente mínima possível naquela região.
  • John Zink pode fornecer um "Arctic Pilot" que recicla alguns dos produtos de combustão piloto para evitar que o orifício de combustível ou venturi congele.

Outras ações reativas que podem ser tomadas após os orifícios terem sido parcialmente fechados devido à formação de gelo:

  • Se o orifício estiver restrito, mas ainda fluindo alguma quantidade de combustível, um fluido que pode derreter o gelo pode ser enviado através do sistema de fornecimento de combustível. Essa abordagem fará com que os pilotos se extingam. Uma possível opção de fluido é o álcool ou qualquer outro fluido de degelo. Uma vez que os orifícios do piloto são limpos, a tubulação é drenada e, em seguida, os pilotos são reativados. O calor sensível do fluido de degelo não pode ser confiável porque a baixa vazão através da tubulação fará com que o fluido descarregue próximo à temperatura ambiente. Consequentemente, o vapor não é recomendado como fluido para este serviço.

Outras ações reativas que podem ser tomadas após os orifícios estarem completamente obstruídos devido à formação de gelo:

  • Se a chama principal estiver presente, o fluxo de resíduos para o flare pode ser aumentado a ponto de a radiação da chama principal inserir calor suficiente no conjunto piloto para fazer com que o gelo derreta. Essa técnica só pode ser viável nos pilotos localizados no lado a favor do vento da pilha.
  • Se a chama principal não estiver presente, devem ser empregados meios alternativos de ignição da chama principal. Algumas opções incluem: enviar bolas de fogo através de um gerador frontal de chamas, flecha flamejante e cartuchos de espingarda incendiários.
  • Se o sinalizador puder ser fechado, o gelo pode ser derretido diretamente através da aplicação de calor, como um maçarico de propano ou pistola de ar quente.

Vedações líquidas

Uma vedação líquida é um dispositivo que força os gases residuais a borbulhar através de uma certa altura de líquido (normalmente água) antes de entrar na pilha de flare. Isso permite que uma pressão positiva seja mantida no cabeçote de alargamento. O líquido é inerente ao projeto de vedação do líquido e não pode ser evitado. A prevenção do congelamento é necessária para evitar o bloqueio do sistema de queima. A seguir estão as ações preventivas que podem ser tomadas:

  • Isole a parte do tambor de vedação do líquido que estará em contato com a água.
  • Inclua no projeto do tambor, um meio de adicionar calor suplementar à água. Pode ser uma serpentina de vapor externa do tambor, uma serpentina de vapor interna do tambor, traçado térmico externo do tambor, aquecedor elétrico inserido no tambor ou um aspersor de vapor para injetar vapor diretamente no líquido.
  • Adicione um composto anticongelante não inflamável à água. Deve-se tomar cuidado para que tais aditivos não alterem significativamente a gravidade específica do líquido ou, se for feita uma mudança significativa na densidade, os níveis operacionais do líquido sejam ajustados de acordo. Outra preocupação com qualquer aditivo é seu efeito na tensão superficial e na viscosidade. A tensão superficial e a viscosidade afetam a formação de bolhas e, portanto, podem ter um efeito significativo no desempenho da vedação líquida.
  • Isole e trace a tubulação do skimmer (também chamada de transbordamento) junto com a vedação de loop associada do tambor ao esgoto. O skimmer é usado para remover hidrocarbonetos líquidos que podem se acumular em cima da água. Alguns operadores passam um fio contínuo de água em sua vedação líquida, cujo excesso sai pela tubulação do skimmer. Se esta tubulação ficar entupida, a vedação do líquido pode transbordar. Se os hidrocarbonetos líquidos não forem removidos, durante as liberações de alto volume, o hidrocarboneto pode ser realizado na ponta do flare e resultar em chuva escaldante.

Uma nota sobre drenos – A operação adequada do dreno é fundamental para a operação segura do flare, especialmente durante condições de congelamento. Os drenos devem ser verificados periodicamente para garantir uma operação de fluxo livre. Se o fluxo de um dreno diminuir significativamente em relação à sua vazão normal, investigue, pois isso pode indicar um bloqueio na linha de drenagem ou no equipamento que alimenta a linha de drenagem.

Vapor de água contido no gás de flare – Uma grande preocupação com o congelamento da água é o potencial de bloquear parcial ou totalmente a pilha/riser do flare. As fontes potenciais de vapor d'água incluem gás vegetal úmido, água deixada no fundo de um tambor knock-out (evapora no gás de queima) e um tambor de vedação cheio de água. Essa preocupação se aplica a qualquer tipo de explosão elevada. Houve pelo menos um exemplo de uma pilha assistida por ar no Canadá que tinha o plugue de pilha de flare de 24 "e selou com gelo de água evaporada.

Uma possível mitigação para isso seria instalar um bico próximo ao topo da pilha (abaixo da ponta). Canalizar a pilha forneceria metanol ao bico. Um bico de pulverização direcionaria o álcool para as paredes da pilha. O objetivo seria pulverizar metanol nas superfícies internas da pilha durante as condições de clima frio periodicamente. O metanol derreterá o gelo e ajudará a evitar o acúmulo de gelo nas paredes da pilha. Observe que o uso de um bico de vapor central (se houver) pode ser capaz de realizar a mesma coisa - bloquear o vapor, encher a linha com metanol, fluir metanol para a ponta / pilha, drenar a linha e colocar o vapor de volta em serviço.

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