Сценарии отказа в поставках топлива

Сценарий 1. Топливный трубопровод треснул, но давление топлива в пилотном режиме все еще можно поддерживать. (Пламя присутствует на наконечниках пилотов.)

Не все неудачи одинаковы. Трещина в трубопроводе, по которой происходит утечка газа, не так серьезна, как полный разрыв трубы. В зависимости от размера трещины все еще может быть возможно поддерживать давление топлива.  Поддержание давления топлива с треснувшей трубой может потребовать большего расхода топлива, но пилоты могут продолжать работать в обычном режиме. Проблема в этом сценарии заключается в том, что произойдет с газом, выходящим через трещину. Если газ выходит из воздуха и не горит, это оказывает незначительное воздействие на окружающую среду, но не наносит вреда наконечнику факела и его компонентам. Ожидается, что со временем топливный газ, выходящий из трещины, в конечном итоге воспламенится. При возгоревшей утечке важное значение приобретает расположение и направление образовавшегося пламени. Например, если пламя, возникающее в результате утечки, попадает на наконечник факела или другие компоненты, такие как компоненты электрического зажигания, соединения термопар, кронштейны, пилот, молекулярное уплотнение и т. д., следует ожидать некоторых повреждений.  Если пламя или продукты сгорания всасываются в трубку Вентури пилота, это может привести к выходу из строя пилота. 

Рекомендуется тщательное наблюдение за пилотами и оборудованием, находящимися в непосредственной близости от места утечки. Существует вероятность того, что скорость утечки может резко увеличиться в любое время, что может поставить под угрозу работу пилота. Предприятие может принять решение о том, следует ли реализовать некоторые из мер по смягчению последствий, рассмотренных в сценарии 2, для снижения вероятности возникновения пожара. Механизм, который вызвал трещину в первую очередь, вероятно, все еще присутствует, а это означает, что со временем трещина будет только ухудшаться. Если неконтролируемое пламя соприкасается с компонентами из углеродистой стали, существует вероятность разрушения конструкции или потери герметичности компонента.

Сценарий 2.    Топливный трубопровод вышел из строя, и давление топлива в пилотном режиме не может поддерживаться. (Давление пилота ниже минимального требуется для поддержания пламени на наконечниках пилота.)

Потеря давления топлива у пилота означает потерю пилотов. Существует высокий потенциал для выпадения пламени из основного пламени. Следующие шаги могут быть немедленно предприняты предприятием для снижения вероятности потери основного пламени.

  1. Увеличьте подачу топливного газа к факелу. Наличие сильного основного пламени является лучшей защитой от потери основного пламени, когда пилоты недоступны. Расход должен быть достаточным для создания хорошо видимого пламени при выпуске факельного наконечника.

  2. Топливный газ может быть направлен по одной или нескольким линиям генератора пламени (FFG) пилоту или пилотам. Этот газ может быть воспламенен основным пламенем, но может не воспламениться, если пилот находится против ветра. Усовершенствованные пилотные сигнальные ракеты обычно включают в себя смеситель, который создает стабильное, предварительно смешанное пламя.  Пламя, возникающее из трубопровода FFG, является диффузионным пламенем, которое менее стабильно, чем предварительно смешанное пилотное пламя, и с большей вероятностью будет потушено ветром.  Пламя, создаваемое системой FFG, часто не может быть обнаружено пилотными термопарами, поскольку горение происходит за пределами лобового стекла пилота. При впрыске топлива в более чем одну линию FFG следует соблюдать осторожность, чтобы не создать эффект U-образной трубки.  Эффект U-образной трубки возникает, когда в системе трубопроводов есть два разряда, которые соединены на более низкой высоте (т.е. чуть ниже по потоку от камеры зажигания FFG).  При низком потоке газа легче воздуха через U-образную трубку воздух будет иметь тенденцию вытекать только на одном выходе, в то время как на другом выходе воздух будет поступать в трубопровод.  Это может привести к образованию легковоспламеняющейся топливно-воздушной смеси, которая может вернуться к месту, где топливо и воздух смешиваются.

  3. Комбинация топлива и воздуха может быть отправлена по линии FFG. Подача топливно-воздушной смеси через линию FFG может привести к образованию предварительно смешанного пламени, которое будет более стабильным, чем диффузионное пламя. Следует следить за тем, чтобы скорость топливно-воздушной смеси была больше, чем скорость турбулентного пламени смеси. Если скорость в линии FFG слишком мала, пламя может вспыхнуть обратно в линию FFG, что может привести к детонации. Для 1-дюймовой линии FFG и топлива, работающего на природном газе, Джон Цинк рекомендует минимум 50 SCFH топлива и 475 SCFH воздуха, которые создают скорость линии более 24 футов/с, что более чем в 15 раз превышает максимальную скорость ламинарного пламени метана и не должны вызывать обратного воспламенения.

  4. Следует соблюдать дополнительную осторожность при подаче инертных материалов (например, азота, углекислого газа, водяного пара) в факел. Обязательно обогатите любой инертный материал достаточно, чтобы обеспечить стабильное пламя. Если факель автоматически поддерживает чистую теплоту сгорания в зоне сгорания (NHVcz), минимальное заданное значение NHVCZ может быть увеличено для повышения стабильности основного пламени. Если прибор, используемый для измерения теплоты вентиляционного газа, имеет медленное время отклика, такой как газовый хроматограф, преимущество повышения заданного значения NHVcz увеличивается

    .
  5. Вероятность того, что факел будет потушен с избыточной помощью, выше, чем факела, работающая в точке задымления.

  6. Как только установится стабильное основное пламя, отключите пилотный газ, чтобы избежать утечки топливного газа или неконтролируемого пламени.


Дополнительные шаги могут быть предприняты, но потребуют времени для мобилизации.

  1. Установите временные пилоты. Некоторые поставщики имеют временные пилотные крюки, которые крепятся к верхней части наконечника факела и могут быть установлены на работающий факел.

  2. Арендуйте факел у Джона Цинка и перенаправьте вентиляционный газ в аренду. После отклонения отключите поврежденный факел и отремонтируйте.

  3. Установите инфракрасный детектор пламени, такой как PilotEye от John Zink. Такое устройство обеспечит обратную связь с операторами о наличии пламени и сигнал тревоги в случае возникновения пламени. Существуют и другие технологии мониторинга оптических вспышек, которые могут обеспечить уведомление о потухании пламени и/или инфракрасные изображения вспышки.

Сценарий 3.  Пилоты вышли, а основное пламя погасло.

Потеря основного пламени означает, что факел выпускает газоотводный газ. Немедленно выполните следующие действия, чтобы снова зажечь основное пламя.

Убедитесь, что к факелу поступает разумный поток богатого газа. (Следует использовать газ, который легче воздуха. Если газ, поступающий в факел, тяжелее воздуха, он может упасть до уровня и образовать взрывоопасную смесь. Используйте методы пилотного зажигания, чтобы попытаться зажечь основное пламя.

  1. Отправляйте огненные шары через FFG. В идеале посылайте огненные шары через пилотов, которые находятся либо по ветру, либо по боковому ветру от наконечника сигнальной ракеты.  Огненный шар через наветренного пилота может не зажечь основное пламя (зависит от скорости ветра и расхода горючего газа к факелу). Убедитесь, что перед розжигом топливно-воздушная смесь полностью заполнила линию FFG.

  2. Если пилоты оснащены системой зажигания John Zink InstaFire® (высокое напряжение), поверните все переключатели InstaFire® Man/Off/Auto из положения «Авто» в положение «Выкл.», а затем обратно в положение «Авто».  Это сбрасывает таймер зажигания, в результате чего InstaFire® генерирует искру высокого напряжения в лобовом стекле каждого пилота.  Если горючая топливно-воздушная смесь присутствует в том же месте, что и искра, Основное пламя, скорее всего, воспламенится. (Это действие можно выполнить, ожидая, пока линия FFG заполнится.)

  3. Если имеется дробовик с зажигательными патронами или ракетница, то для розжига основного пламени можно использовать любой из них. Чем больший объем горючего газа, поступающего в факел, тем выше вероятность возгорания. Следует внимательно отнестись к планированию расположения стрелка, чтобы избежать травм в случае сильного возгорания. При использовании зажигательных устройств внутри действующего объекта должны быть приняты все соответствующие меры предосторожности.

  4. В прошлом использование горящей стрелы использовалось для разжигания сигнальной ракеты. При использовании такого подхода следует тщательно спланировать расположение стрелка, чтобы избежать травм в случае сильного возгорания. Также планируйте возвращение стрелы на землю, чтобы избежать травм или повреждений.  При использовании зажигательных устройств внутри действующего объекта должны быть приняты все соответствующие меры предосторожности.

  5. Как только установится стабильное основное пламя, отключите пилотный газ, чтобы избежать утечки топливного газа или неконтролируемого пламени.

Как повысить надежность

Следующие факторы могут повысить надежность пилота.

  1. Используйте опытный, компетентный персонал для установки факела.

  2. Установите индивидуальную пилотную газовую магистраль для каждого пилота без контрольного газового коллектора. Выход из строя трубопровода одного пилота не повлияет на работу других пилотов. Отдельные трубопроводы также позволяют изолировать поврежденный трубопровод для предотвращения утечки топливного газа или неконтролируемого пламени. Трубы диаметром 1/2 дюйма (12 мм) достаточно для подачи газа к одному пилотному трубопроводу, но для повышения жесткости или прочности трубопровода можно использовать более крупные размеры. 

  3. Трубопроводы пилотного газа изготавливайте из нержавеющей стали, а не из углеродистой стали. Для прибрежных или прибрежных районов рекомендуется использовать 316 SS.  Для большинства других мест рекомендуется использовать 304 SS. Если на объекте существует коррозионная среда вокруг факельной трубы, которая может сделать 316 SS или 304 SS плохим выбором, используйте сталь, подходящую для этого объекта. Нержавеющая сталь не подвергается коррозии так быстро, как углеродистая сталь, и прочнее углеродистой стали при повышенных температурах.  Нержавеющая сталь также производит меньше внутренней окалины, чем углеродистая сталь, что снижает вероятность засорения пилота из-за внутреннего мусора.

  4. Используйте приварные фитинги с раструбом, насколько это возможно для пилотного топливного трубопровода. Чем меньше фланцев и резьбовых соединений, тем ниже вероятность образования утечек.

  5. Убедитесь, что все соединения (фланцы, штуцеры, резьбовые соединения и т. д.) правильно затянуты, чтобы они не ослаблялись со временем из-за вибрации. Рекомендуется закручивать двойными гайками любые фланцевые соединения. Неправильные соединения/затяжки – одна из самых распространенных ошибок монтажа, свидетелями которых является персонал John Zink.

  6. Обеспечьте надлежащую опору трубопровода топлива и FFG. Подвешивание длинных топливных трубок к пилоту привело к поломке миксеров, из-за чего пилот не работает.

  7. Убедитесь, что пилотный топливный трубопровод может компенсировать тепловое расширение дымовой трубы, пилотной топливной трубки или и того, и другого. Негибкая конфигурация труб, которая не может компенсировать тепловое расширение, приведет к напряжению компонентов. В лучшем случае трубопровод может деформироваться, не сломавшись.  В худшем случае трубопровод может треснуть/сломаться или пилотный смеситель может выйти из строя. Одной из самых распространенных ошибок монтажа является недостаточный припуск на тепловое расширение.  Это может произойти, когда подрядчик по монтажу принудительно соединяет трубопроводы топливного газа и оставляет трубопровод в напряженном состоянии.

  8. Во время установки продуйте все топливные трубопроводы, чтобы удалить мусор, попавший в трубопровод. Если для промывки трубопровода используется вода, следует позаботиться о том, чтобы удалить всю воду перед закрытием системы. Оставшаяся вода может замерзнуть и закупорить отверстия пилота в холодную погоду.

  9. Если на участке наблюдается замерзание, вся вода должна быть удалена из топливного газа. Например, в некоторых очень холодных местах пузыри продувают топливный газ через жидкий метанол.  Это удаляет воду из пилотного топливного газа и предотвращает замерзание в пилотном отверстии.  

  10. Установите Y-образный фильтр подходящего размера непосредственно перед пилотным отверстием (стандарт Джона Цинка). Этот сетчатый фильтр является последней линией защиты от засорения отверстия мусором. 

  11. Установите параллельные регуляторы и сетчатые фильтры с ручными запорными клапанами на уклоне, которые позволяют обслуживать эти устройства без прерывания подачи топлива пилотам. Сетчатые фильтры должны располагаться перед регуляторами для защиты отверстия регулятора.

  12. Не устанавливайте автоматические запорные клапаны в трубопроводах пилотного топливного газа. Сбой электрооборудования, отказ сжатого воздуха или логический сбой могут привести к отключению подачи топлива пилотам факела в критический момент работы объекта.

  13. Имейте альтернативный источник топлива, если подача основного топливного газа ненадежна. Пропан использовался в качестве резервного и/или пускового топлива для многих объектов. Пилотный аппарат Джона Цинка, предназначенный для работы на природном газе, может работать с пропаном при более низком давлении топлива. Это упрощает управление резервным топливом, требуя только дополнительных регуляторов с более низким заданным значением.

  14. Операторы должны регулярно проводить тренировки по работе с FFG,  если таковой установлен. Пилотные сигнальные ракеты очень надежны, и могут пройти годы без необходимости зажигать пилоты с помощью FFG. Оператор, незнакомый с работой FFG, с большей вероятностью допустит ошибки при работе с FFG в ручном режиме во время стрессовой ситуации.

  15. Установите один или несколько выдвижных пилотов. Выдвижной пилот позволяет ремонтировать/заменять пилот, термопары, шланг подачи топлива и проводку во время эксплуатации факела.

  16. Конденсирующиеся компоненты в топливном газе могут привести к засорению отверстия пилота или колебаниям расхода топлива к пилоту. Спроектируйте трубопровод пилотного газа таким образом, чтобы избежать низких точек, чтобы любой конденсат сливался в спроектированный объем сбора конденсата. 

  17. Может потребоваться обогрев трубопровода пилотного газа, чтобы избежать большого процента конденсации топлива, которая может произойти при использовании тяжелого топлива, такого как пропан, в холодных условиях.

  18. Пилотные смесители могут засориться льдом (инеем), когда температура окружающей среды близка к нулю, а атмосфера влажная. Близость к паровому шлейфу градирни также может создать условия, способствующие образованию инея. Если существует вероятность инея, пилот должен быть оснащен обогревателями против инея, чтобы предотвратить обледенение смесителей.

Здоровые

пилоты имеют решающее значение для хорошей работы сигнальных ракет. В случае возникновения сбоя можно предпринять следующие шаги, чтобы снизить вероятность возникновения пламени. Эксплуатация факела с ослабленными пилотами сопряжена с повышенным риском и требует тщательного наблюдения и контроля. Незапланированная остановка предприятия обходится дорого и может стоить миллионы долларов. Тщательное проектирование и надлежащая практика монтажа могут снизить вероятность отказа пилота. Как гласит старая поговорка, унция профилактики стоит фунта лечения.